JP7329448B2 - 多層構造およびその製造方法 - Google Patents

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Description

優先権
本出願は、その内容が依拠され、下記に全てが述べられているかのようにここに全て引用される、２０１７年４月４日に出願された米国仮特許出願第６２／４８１３８７号の優先権の恩恵を主張するものである。
本開示の例示の実施の形態は、多層構造およびその製造方法に関する。より詳しくは、本開示の例示の実施の形態は、多層構造における高強度の極薄ガラスシート、ガラス材料のガラスオーバーレイを含む保護ガラスシステム、および高強度の極薄ガラスシートを有する多層構造を製造する方法に関する。
センサを有するディスプレイなどの電子機器向けカバーが、様々な機器に使用されることがある。一般に、カバー材料を選択する上で考慮される性質または要因として、厚さ、誘電率、費用、および耐久性が挙げられるであろう。例えば、センサカバーは、信号対雑音比を望ましくないまたは許容できないレベルにまで低下させることがある。多くのカバーは、図１に示されるような、厚い高分子材料、またはサファイアなどの高価な材料から製造されているであろう。高分子製オーバーレイは、使用中に急激に損なわれ、信号を阻害し、間違った示度を与えることがあるのに対し、サファイアは高価すぎるであろう。
図１は、約１０マイクロメートルの高分子２８で覆われた、基板層２０およびベース層２４上に配置された導体１６を有するセンサ１２の概略図であり、その上に、４０から５０マイクロメートル厚の高分子系のカラー硬質コーティング層３２が配置されている。信号対雑音比（ＳＮＲ）で測定されるセンサ１２の感度はカバーの厚さに大きく依存し得るので、カバーの全体的な厚さが小さいことが望ましいであろう。ＳＮＲは、カバーのコーティング積層体のマイクロメートル当たり約０．７ｄＢ減少する。カバーの従来の手法は、センサアレイが約６０マイクロメートル厚の高分子コーティングで覆われることがある図１に示されるように、厚い高分子系コーティングを施すことであった。この高分子系コーティングは１つ以上の層を含むことがある。
この背景技術の欄に開示された先の情報は、本開示の背景の理解を高めるためだけであり、したがって、従来技術のどの部分も形成しない情報、または従来技術が当業者に示唆しないことを含むかもしれない。
本開示の例示の実施の形態は、極薄の高破壊抵抗ガラスシートのカバーを有する多層構造を提供する。
本開示の例示の実施の形態は、保護ガラスシステムも提供する。
本開示の例示の実施の形態は、極薄の高破壊抵抗ガラスシートのカバーを有する多層構造を製造する方法も提供する。
本開示の追加の特徴は、以下の説明に述べられており、一部は、その説明から明白となるか、または本開示の実施により分かるであろう。
例示の実施の形態は、ガラスシート、ラミネーション層、および基板層を備えた多層構造であって、ガラスシートおよび基板層がラミネーション層によって互いに積層されている多層構造を開示する。このガラスシートは、厚さが２５０マイクロメートル未満であり、そのガラスシートは、第１と第２のテンパード表面を有し、少なくとも第１のテンパード表面は、少なくとも５マイクロメートルの深さおよび少なくとも２００ＭＰａの表面圧縮応力を有する表面圧縮層を含んでいる。この多層構造におけるガラスシートの破壊係数Ｐｆは、Ｂ１０（破損の確率分布の１０番目のパーセンタイル値）で少なくとも３０００Ｎ／ｍｍ２である。この破壊係数は、ガラスシートの厚さの二乗に対する破損時の破壊荷重の比である。ここで、破壊係数は、ガラスシートの少なくとも１つのテンパード表面上の中心に置かれた直径１．５ｍｍの球状セグメント先端で、毎秒約３０ニュートンの速度で荷重を線形に増加させることよって測定される。
別の例示の実施の形態は、保護ガラスシステムを開示する。その保護ガラスシステムは、ガラス材料のガラスオーバーレイおよび層の積層体から作られたアンダーレイを備える。そのガラスオーバーレイは、互いに外方を向く第１と第２の主面、およびその第１と第２の主面の間の２５０マイクロメートル未満の厚さを有する。そのガラスオーバーレイは、少なくとも第１の主面で強化されており、その第１の主面での圧縮応力は少なくとも２００ＭＰａであり、その圧縮応力は、第１の主面から内側に少なくとも５マイクロメートルの層の深さまで延在する。そのアンダーレイの第１の層は、ガラスオーバーレイを保護するために、５ＧＰａ未満である低い弾性率を有し、そのアンダーレイの第２の層は、剛性であり、第１の層の弾性率の少なくとも５倍の弾性率を有する。そのアンダーレイの第１の層は、ガラスオーバーレイとアンダーレイの第２の層との間にあり、その第１の層は、２００マイクロメートル以下の、ガラスオーバーレイと第２の層との間の厚さを有し、それによって、アンダーレイの第１の層中へのガラスオーバーレイの過剰な撓みが、アンダーレイの第２の層によって妨げられる。
別の例示の実施の形態は、多層構造を製造する方法を開示する。この方法は、ガラスシートの少なくとも１つの主面をイオン交換テンパリングする工程、イオン交換テンパリング後にその少なくとも１つの主面を軽度エッチングして表面傷を除去する工程、その少なくとも１つのテンパリングされ軽度エッチングされた表面の内の１つの上にラミネーション層を配置する工程、およびそのラミネーション層上に基板層を配置して、ガラスシートおよび基板層を一緒に積層する工程を含む。その多層構造におけるガラスシートの破壊係数Ｐｆは、Ｂ１０（破損の確率分布の１０番目のパーセンタイル値）で少なくとも３０００Ｎ／ｍｍ２である。この破壊係数は、ガラスシートの厚さの二乗に対する破損時の破壊荷重の比であり、破壊係数は、ガラスシートの少なくとも１つの主面上の中心に置かれた直径１．５ｍｍの球状セグメント先端で、毎秒約３０ニュートンの速度で荷重を線形に増加させることよって測定される。
先の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方とも、例示かつ説明であり、本開示のさらなる説明を与える意図があることが理解されよう。
添付図面は、本開示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が、その添付図面は、本開示の例示の実施の形態を示し、先の説明と共に、本開示の原理を説明する働きをする。
高分子層の従来のセンサカバーを備えた多層構造の概略図 本開示の例示の実施の形態による薄いガラスシートを備えた多層構造の概略図 本開示の例示の実施の形態による機械的破壊試験の概略図 本開示の実施の形態による破壊試験における薄いガラスシートを備えた多層構造の概略図 本開示の例示の実施の形態による薄いガラスシートの機械的破壊試験に関する荷重（Ｎ）対変位深さ（マイクロメートル、以後、「ミクロン」、「μｍ」とも称される）データ曲線の一例を示すグラフ 例示の機械的破壊試験後の薄いガラスシート試験片のある倍率での割れ目拡大図 例示の機械的破壊試験後の薄いガラスシート試験片の別の倍率での割れ目拡大図 本開示の例示の実施の形態による、サブミクロン傷を除去する過程の前後の機械的破壊試験データの結果を示すグラフ 例示の実施の形態による、機械的破壊試験に使用される緩衝層上の薄いガラスカバーの概略側面図 本開示の例示の実施の形態による多層の薄いガラスカバーで交換できる従来のコーティング積層体の概略側面図 本開示の例示の実施の形態による、対称の化学強化済み極薄ガラスのカバーガラスの概略側面図 本開示の例示の実施の形態による、非対称の化学強化済み極薄ガラスのカバーガラスの概略側面図 例示の実施の形態による、極薄カバーガラスを強化し、それを基板層に積層する過程を示す概略側面図 例示の実施の形態による、極薄カバーガラスを強化し、それを基板層に積層する過程を示す概略側面図 例示の実施の形態による、極薄カバーガラスを強化し、それを基板層に積層する過程を示す概略側面図 例示の実施の形態による、薄いガラスシートを備えた機器の概略側面図 別の例示の実施の形態による、薄いガラスシートを備えた機器の概略側面図 本開示の例示の実施の形態による、テンパリングおよび軽度エッチング過程を施したオーバーレイガラスを、軽度エッチング過程を行わないオーバーレイガラスと比較したオーバーレイガラスの破損エネルギーを示すグラフ 本開示の例示の実施の形態による、１９．０２ｍｍの直径を有する２８ｇの球の球落下試験に関する破損エネルギーの確率を示すグラフ 本開示の例示の実施の形態による、１９．０２ｍｍの直径を有する２８ｇの球の球落下試験に関する、平均の９５％信頼区間のｍＪで表された保護ガラスオーバーレイの衝撃エネルギーを示すグラフ 本開示の例示の実施の形態による、保護ガラスシステムのガラスオーバーレイが第１と第２の主面で強化されている、保護ガラスシステムを備えた携帯機器の概略前面図 本開示の例示の実施の形態による破損抵抗試験を示す概略図 本開示の例示の実施の形態による破損抵抗試験を示す概略図 本開示の例示の実施の形態による破損抵抗試験を示す概略図 本開示の例示の実施の形態による、模擬携帯電子機器内に取り付けられた保護ガラスオーバーレイの野外引っ掻き事象を加速し、再現するタンブル試験の概略図 本開示の例示の実施の形態による、模擬携帯電子機器内に取り付けられた保護ガラスオーバーレイの野外引っ掻き事象を加速し、再現するタンブル試験の概略図
本開示の例示の実施の形態が示されている、添付図面を参照して、以下に本開示をより詳しく記載する。しかしながら、本開示は、多くの異なる形態で具体化してよく、ここに述べられた実施の形態に限定されると解釈すべきではない。そうではなく、本開示が完全であり、当業者に本開示の範囲を完全に伝えられるように、これらの実施の形態は提供される。図面において、層および領域のサイズおよび相対的サイズは、明確にするために誇張されることがある。図面における同様の参照番号は、同様の要素を示す。
要素または層が別の要素または層の「上」にあるまたは「接続されている」と称されている場合、その要素または層は、他方の要素または層に直接上にあり得る、または直接接続され得る、もしくは介在する要素または層が存在してもよいことが理解されよう。対照的に、要素または層が別の要素または層の「直接上」にあるまたは「直接接続されている」と称されている場合、介在する要素または層は存在しない。本開示の目的のために、「Ｘ、Ｙ、およびＺの内の少なくとも１つ」とは、Ｘのみ、Ｙのみ、Ｚのみ、もしくは２つ以上の項目Ｘ、Ｙ、およびＺの任意の組合せ（例えば、ＸＹＺ、ＸＹＹ、ＹＺ、ＺＺ）と解釈できることが理解されよう。
本開示の例示の実施の形態は、多層構造およびその製造方法に関する。より詳しくは、本開示の例示の実施の形態は、多層構造における高強度の極薄ガラスシート、ガラス材料のガラスオーバーレイを含む保護ガラスシステム、および高強度の極薄ガラスシートを有する多層構造を製造する方法に関する。
図２に示されるように、例示の実施の形態にしたがって、ガラスシート１２８および基板層１３４がラミネーション層１３０によって互いに積層されている、ガラスシート１２８、ラミネーション層１３０、および基板層１３４を備えた多層構造１２０を提供することができる。ラミネーション層１３０は光学的に透明であり得る。ラミネーション層１３０は、９ＧＰａ未満、例えば、７ＧＰａ未満、５ＧＰａ未満、またさらには３ＧＰａ未満の弾性率を有し得る。ラミネーション層１３０の厚さは、約２０μｍ未満、例えば、１０μｍ未満、５μｍ未満、さらには１μｍ未満であり得る。例えば、ラミネーション層１３０は、吸着によって施すことができ、分子の単層であり得る。
基板層１３４は、２５ＧＰａ超の弾性率を有し得る。例えば、基板層１３４は、４０ＧＰａ超、例えば、５０ＧＰａ超、６０ＧＰａ超、７０ＧＰａ超、またさらには８０ＧＰａ超の弾性率を有し得る。実施の形態において、基板層１３４は、ラミネーション層１３０の弾性率の５倍超の弾性率を有することがある。基板層１３４は、ガラス層を含み得る。さらに、導電性経路を構成する電子構成部品層１３８を、そのガラスシートと基板層１３４との間に、例えば、基板層１３４上に配置することができる。
ガラスシート１２８は、極薄であり得、例えば、その厚さは、２５０μｍ未満、例えば、２００μｍ未満、１５０μｍ未満、１００μｍ未満、７０μｍ未満、またさらには５０μｍ未満であり得る。ガラスシート１２８は、第１のテンパード表面１２２および第２のテンパード表面１２４を有し得る。少なくとも第１のテンパード表面１２２は、さらに下記に記載されるように、少なくとも５マイクロメートルの深さおよび少なくとも２００ＭＰａの表面圧縮応力を有する表面圧縮層を含んでいる。例えば、その表面圧縮応力は、少なくとも２００ＭＰａであるが、８００ＭＰａ以下であり得、層の深さ（ＤＯＬ）は、約５マイクロメートルと約３０マイクロメートルの間の範囲にあり得る、例えば、ＤＯＬは、約１０マイクロメートルと約３０マイクロメートルの間の範囲、またさらには約１０マイクロメートルと約２０マイクロメートルの間の範囲にあり得る。ガラスシート１２８は、カバーガラス、ガラスオーバーレイなどの極薄ガラスであり得る。ガラスシートが極薄である、例えば、厚さが７０μｍ未満または５０μｍ未満である場合、３０μｍのＤＯＬは達成するのが難しいであろう。そのような極薄ガラスの場合には、その代わりに、ＤＯＬは、極薄ガラスシートの厚さの２０％までであろう。
多層構造１２０におけるガラスシート１２８の破壊係数Ｐｆは、Ｂ１０（破損の確率分布の１０番目のパーセンタイル値）で少なくとも３０００Ｎ／ｍｍ２であり得る。この破壊係数は、ガラスシート１２８の厚さｔの二乗に対する破損時の破壊荷重の比、Ｐｆ＝Ｐ／ｔ２である。ここで、破壊係数は、毎秒約３０ニュートン（毎分２００ニュートン）の速度で線形に増加する荷重下で、ガラスシート１２８の少なくとも１つのテンパード表面上の中心に置かれた直径１．５ｍｍの球状セグメント先端により測定される。ラミネーション層１３０の厚さが１０μｍ未満である場合、破壊係数は、Ｂ１０で３０００Ｎ／ｍｍ２よりずっと大きいことがあり得る。
図３Ａは、例示の実施の形態による機械的破壊試験装置３００の概略図である。ラミネーション層１３０ａなどの低弾性率構造および基板層１３４ａなどの基板層の上に配置された極薄ガラスオーバーレイ１２８ａの挙動は、球落下試験、加速表面損傷試験、落下試験、および破壊試験によって特徴付けることができる。球落下試験は、極薄ガラスオーバーレイ１２８ａの表面強度を試験することができる。加速表面損傷試験は、約４５分で一年の累積使用損傷とほぼ等しい極薄ガラスオーバーレイ１２８ａの表面引っ掻き事象を再現できる。落下試験は、花崗岩およびアスファルトなどの様々な表面への落下事象に関する極薄ガラスオーバーレイ１２８ａの鋭い接触損傷を模倣することができる。破壊試験も、極薄ガラスオーバーレイ１２８ａの表面強度を試験することができ、球落下試験と比べて、材料特性を研究するためのより制御された試験と考えられるであろう。図３において、共焦点(confocal)ペン３０４は、その球状セグメント先端３０８を含む圧子が力３１６によって支持体３１４上の多層試験片１２０ａに押し付けられたときに、精密変位測定を行うことができる。その荷重は、ロードセル３２０によって測定することができる。圧子の球状セグメント先端３０８は、直径約１．５ｍｍの球を含み得る。十分に速い荷重速度を選択して、荷重事象中の疲労を防ぐことができる。その荷重速度は、試験に十分な最大荷重速度を有し、その最大荷重速度値を１分の時間間隔に亘り印加する適切なロードセル３２０に基づいて選択することができる。
破壊試験は、球状セグメント先端３０８の下で破損３２４までの距離「ｄ」だけ変位するように極薄ガラスオーバーレイ１２８ａの試験片に荷重し、荷重を除く工程、例えば、毎分の最大荷重速度に対応する速度で荷重し、それを除去する工程を含み得る。ガラスオーバーレイ１２８ａが破壊される３２４深さ「ｄ」は、共焦点ペン３０４により決定できる深さの急増に相当する。破損事象３２４での荷重は、破壊荷重である。
図４Ａは、多層試験片１２０ｂにおける極薄ガラスシート１２８ａの機械的破壊試験に関する荷重（Ｎ）対変位深さ（μｍ）データ曲線の一例を示している。図４Ａにおける試料に、２００Ｎ／分（３０Ｎ／秒）の荷重速度で２００Ｎまで荷重し、１０００ｍＮの接触荷重で、２００Ｎ／分の荷重除去速度で荷重を除いた。深さの急増時の深さ「ｄ」および荷重が、このグラフに明確に観察できる。図４Ｂおよび４Ｃは、例示の機械的破壊試験後の薄いガラスシート試験片１２８ａの２つの倍率での割れ目３２４拡大図を示している。割れ目４０４および圧子のセグメント先端３０８の形状に対応する円錐圧痕４０８が、それらの拡大図に示されている。
多層構造１２０、１２０ａにおけるガラスシート１２８、１２８ａの第２のテンパード表面１２４は、少なくとも１０マイクロメートルの深さおよび少なくとも２００ＭＰａの表面圧縮応力を有する表面圧縮層を含むことができ、その第２のテンパード表面の圧縮層の深さは、第１のテンパード表面１２２の圧縮層の深さより小さいことがあり得る。
ラミネーション層１３０、１３０ａなどの低弾性率の多層構造上に配置された０．２ｍｍ未満の厚さのガラス材料の薄いガラスシート１２８、１２８ａは、記載されたような破壊事象中の高荷重に耐えることができる。薄いガラスシート１２８、１２８ａの第１のテンパード表面１２２上のサブミクロン傷を除去し、ガラス材料がさらに高い破壊荷重に耐えられるようにすることによって、標準的な材料を上回る改善を達成することができる。例えば、サブミクロン傷の除去過程が施されていない非処理試料を上回る５０％超の強度の増加が観察された。図５Ａは、本開示の例示の実施の形態による、サブミクロン傷を除去する過程の前後の機械的破壊試験データのグラフ結果を示している。図５Ｂは、例示の実施の形態による、機械的破壊試験に使用される緩衝層１３０ｂ上の薄いガラスカバー１２８ｂを有する多層１２０ｂの概略側面図である。薄いガラス層１２８ｂは、７０μｍ厚であり、粘着剤（ＰＳＡ）高分子層１６４の６μｍ厚の層上に配置された。この層は、ブランクガラス基板１３４ｂ上のＰＳＡ１６４の別の６μｍ厚の層上のＫａｐｔｏｎ（登録商標）ＨＮポリイミドフイルム１６８の１２５μｍ厚の層上にある。このグラフの黒丸は、薄いガラス層１２８、１２８ａ、１２８ｂの非処理比較試験片の破壊荷重パーセントを示す。正方形は、薄いガラスシート１２８、１２８ａ、１２８ｂの表面上にあるサブミクロン傷が除去された例示の試験片の破壊荷重パーセントを示す。図５Ａのデータは、サブミクロン傷を除去する過程の前後の破壊性能の改善を示している。
第１のテンパード表面１２２上のサブミクロン傷の除去について記載されたように、薄いガラスシート１２８、１２８ａ、１２８ｂの第２のテンパード表面１２４上のサブミクロン傷を除去することによって、薄いガラスシート１２８、１２８ａ、１２８ｂは、使用中の接触による引っ掻き傷および摩耗などの表面損傷に耐えることができる。
オーバーレイを含むセンサの信号対雑音比（ＳＮＲ）は、そのオーバーレイ材料の見掛け厚さｔａｐｐによって直接決定できる。その見掛け厚さは、オーバーレイ材料の誘電率ｋで割ったオーバーレイ材料の実厚さ：
ｔａｐｐ＝ｔ／ｋ
によって定義できる。
センサのＳＮＲまたは画質は、オーバーレイ材料の実厚さを減少させるか、誘電率を増加させるかのいずれかによって改善できる。オーバーレイの厚さは、十分な機械的耐久性にとって必要な材料の最小厚さによって決定されることがある。極薄カバーは実厚さの距離を減少させ、カバーガラス材料システムなどの従来のオーバーレイシステムよりも高いＳＮＲの機会を提供するであろう。
実施の形態による薄いガラスオーバーレイは、センサデバイスの電力消費量も少なくする。何故ならば、そのようなデバイスは、高電圧で駆動する必要ないからであり、これにより、例えば、デバイスの電池寿命が改善され、画像検出応答時間が速くなるであろう。サブミクロン傷を除去する処理過程により、耐久性が改善されて、下層のセンサ積層体が、コンプライアンスまたはピロー効果と称される低い実効弾性率を有する、携帯機器を含む多くの用途に使用できる薄いカバーが提供される。
極薄カバーの解決策は、従来のガラスと高分子解決策よりも薄いことがあり得、高分子系センサよりも耐久性があり、サファイアまたはジルコニアなどの結晶材料を上回る費用上の有利があることがある。したがって、ある実施の形態のガラスシート１２８、１２８ａ、１２８ｂは、０．０１４ｍｍ未満の見掛け厚さｔａｐｐを有し得、この場合、見掛け厚さは、ガラスシートの誘電率ｋで割ったガラスシートの厚さｔである：ｔａｐｐ＝ｔ／ｋ。多層構造１２０、１２０ａ、１２０ｂにおけるガラスシート１２８、１２８ａ、１２８ｂは、６Ｈ超の鉛筆硬度も有することがあり、ここで、鉛筆硬度は、下記に記載されるようなテンパリングおよび軽度エッチングのために、ＡＳＴＭ Ｄ３３６３およびＩＳＯ １５１８４試験基準にしたがって測定される。
ガラスシート１２８、１２８ａ、１２８ｂは、熱テンパリングおよび／または化学テンパリングすることができる。非対称または対称の化学強化された極薄ガラスシート１２８、１２８ａ、１２８ｂは、カメラ、タッチスクリーンなどの上に使用されることがある、光センサ、圧力センサ、距離センサなどのセンサのための保護またはオーバーレイ層を提供できる。より薄いカバーガラスが望ましいであろうから、非対称の化学強化またはイオン交換（ＩＯＸ）強化は、第１または第２のテンパード表面１２２、１２４に向けて中央張力を移動させることによって、対称ＩＯＸにより達成されるよりも深いＩＯＸ深さ、または層の深さ（ＤＯＬ）を提供できる。例えば、ＤＯＬが第１のテンパード表面１２２上でより深い場合、中央張力は、第２のテンパード表面１２４に向かって移動させることができる。非対称ＩＯＸ（ＡＩＸ）は、より深いＤＯＬを有するイオン交換側で達成されたＤＯＬの破砕性を低下させることができる。ガラスの厚さは５０μｍ未満であろうから、ＡＩＸによってその薄いガラスにより深いＤＯＬを形成することができ、それゆえ、標準的なＩＯＸで達成できるよりも高い圧縮応力をＡＩＸで達成できる。
さらに、より浅いＤＯＬを有するイオン交換済み表面である、ＡＩＸカバーガラス１２０、１２０ａ、１２０ｂの第２のテンパード表面１２４の上面に、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウムなどの耐引掻性コーティングを被覆することができる。同様に、ＡＩＸカバーガラス１２０、１２０ａ、１２０ｂの第２のテンパード表面１２４上に反射防止コーティングを被覆することができる。加えて、所望の色のために、そのガラス表面にカラーフィルタフイルム積層体を被覆することができる。
図６は、本開示の例示の実施の形態による薄いガラス多層１２０ｃによって置き換えられる従来のコーティング積層体２０２の概略側面図である。従来のコーティング積層体２０２は、ガラス基板層２１６上の静電放電（ＥＳＤ）保護層２１２上のカラー層２０８上の硬質コーティング２０４を有する。この薄いガラス多層１２０ｃは、カバー積層体と称されることもあり、ガラス基板層１３４ｃ上の接着剤層１３０ｃ上の薄いガラスシート層１２８ｃを有する。この実施の形態では、従来の有機および／または無機コーティング積層体２０２を置き換えるための、保護層として５０μｍ未満の厚さを有する非対照および／または対照の化学強化済み極薄ガラス１２８ｃを利用することができる。
図７Ａは、本開示の例示の実施の形態による対称の化学強化済み極薄ガラスカバーガラス１２８ｄの概略側面図である。図７Ｂは、本開示の例示の実施の形態による非対称の化学強化済み極薄ガラスカバーガラス１２８ｅの概略側面図である。対称の化学強化済み極薄ガラスカバーガラス１２８ｄは、各々が、イオン交換が到達しない中央領域２４４まで圧縮層ＤＯＬを有する第１のイオン交換済み表面１２２ｄおよび第２のイオン交換済み表面１２４ｄを有し得る。それゆえ、中央領域２４４は、中央張力２６０を有し得る。非対称の化学強化済み極薄ガラスカバーガラス１２８ｅは、非イオン交換済み領域２４４ｅが反対の表面に向かって移動され、ＡＩＸ済み極薄ガラスカバーガラス１２８ｅの中央張力２６０ｅが同じ方向に移動されるように、第１の表面１２２ｅに圧縮層ＤＯＬを有する。図７Ａおよび７Ｂは、ＡＩＸは、中央張力２６０、２６０ｅを第２の表面１２４ｄ、１２４に向かって移動させることによって、標準的なＩＯＸで達成できるよりも深いＤＯＬを提供することができ、第１の表面１２２ｄ、１２２ｅの側で達成されるＤＯＬの破砕性を低下させることを示す。
図８Ａおよび８Ｂを参照すると、非対称化学強化過程を説明することができる。図８Ａは、例示の実施の形態による、極薄カバーガラス１２８ｆを強化し、そのカバーガラス１２８ｆを基板層１３４ｆに積層する過程の概略側面図を示す。例えば、操作（Ａ）において、５０μｍ厚の極薄カバーガラス１２８ｆを提供することができ、操作（Ｂ）において、保護層としてのアルミニウム２６４の薄層（約５０ｎｍ厚）をガラス１２８ｆの片側に熱蒸発させることができる。例えば、操作（Ｃ）において、第２の表面１２４ｆ上に、ガラス１２８ｆをわずかに曲げるために、クランプ固定具内にアルミニウム２６４保護ガラス１２８ｆを配置することができる。これは、非対称イオン交換過程の初期圧縮力を与えるために行うことができる。ガラスと共にクランプを、溶融硝酸カリウム浴中に入れる前に、４１０℃に予熱することができる。この試料を、約１．２５時間に亘り浴中に残すことができる。試料を、まだ熱い間に取り出し、室温まで冷ますことができる。その塩を脱イオン（ＤＩ）水で濯ぎ、アルミニウム２６４を、操作（Ｄ）においてアルミニウムエッチング液で除去することができる。イオン交換側１２４ｆを有するガラス層１２８ｆを、ＤＩ水およびエタノールで濯ぐことができる。第２の表面１２４ｆの表面応力計の測定を行い、その測定は約１０μｍのＤＯＬおよび約２００ＭＰａの圧縮応力を示し得る。これらの測定において、日本国の有限会社折原製作所により製造されたＦＳＭ－６０００（商標）表面応力計を使用してよい。操作（Ｂ）、（Ｃ）、および（Ｄ）を繰り返して、極薄カバーガラス１２８ｆの他方の面、例えば、第１の表面１２２ｆをイオン交換することができる。第１の表面１２２ｆの表面応力計の測定を行い、その測定は約２０μｍのＤＯＬおよび約７７０ＭＰａの圧縮応力を示し得る。ＡＩＸガラス１２８ｆは、ラミネーション層１３０ｆを有するセンサ基板などの電子機器基板１３４ｆに積層することができる。積層過程を操作（Ｅ）で進めて、多層構造１２０ｆを得ることができる。一例において、指紋センサ用途におけるこの非対称にイオン交換されたガラスの耐久性を試験するために、ラミネーション層１３０ｆとしてＵＶ硬化性接着剤を使用して、ガラス１２８ｆをセンサ基板１３４ｆに積層した。その接着剤は、エポキシ／オキセタンのブレンドであった。その接着剤は、約５ＧＰａの弾性率を有する。ラミネーション層１３０ｆの厚さは１０μｍ程度であった。
図８Ａに示された実施の形態において、ＡＩＸガラス１２８ｆは、操作（Ｅ）においてガラス層１２８ｆを基板１３４ｆに積層する前に、表面の小さい欠陥を除去するための酸エッチング（ここに軽度エッチングと称される）によって、さらに強化することができる。図８Ｂおよび８Ｃは、例示の実施の形態による、極薄カバーガラス１２８ｄ、１２８ｅ、１２８ｆを強化する過程を示す概略側面図である。操作（Ｆ１）、（Ｆ２）において、イオン交換された第１の表面１２２ｄ、１２２ｅ、１２２ｆまたは第１と第２の表面１２２ｄ、１２２ｅ、１２２ｆおよび１２４ｄ、１２４ｅ、１２４ｆを、圧縮層の深さ（ＤＯＬ）未満まで軽度エッチングして、欠陥を除去し、鋭い特徴を取り除くことによって、極薄ガラス層１２８ｄ、１２８ｅ、１２８ｆに追加の強度を与えることができる。例えば、その軽度エッチングは、フッ化物化合物を含有する酸性溶液で行われることがある。例えば、その軽度エッチングによって、表面ガラスから２μｍ以下の厚さが除去されるであろう。
図８Ｂに示されるように、第１のテンパード表面１２２ｅのＤＯＬ－１は、第２のテンパード表面１２４ｅのＤＯＬ－２よりも大きいことがあり得る。他方で、図８Ｃに示されるように、第１のテンパード表面１２２ｄのＤＯＬ－３は、第２のテンパード表面１２４ｄのＤＯＬ－４と実質的に同じであり得る。
別の例示の実施の形態は、多層構造１２０、１２０ａ～ｃ、１２０ｆを製造する方法を開示する。この方法は、ガラスシート１２８、１２８ａ～ｆの少なくとも１つの主面１２２、１２２ｄ～ｆ、１２４、１２４ｄ～ｆをイオン交換テンパリングする工程（Ｂ）、少なくとも１つの主面１２２、１２２ｄ～ｆ、１２４、１２４ｄ～ｆを軽度エッチングして、表面傷を除去する工程（Ｆ１）、（Ｆ２）、少なくとも１つのテンパリングされ、軽度エッチングされた主面１２２、１２２ｄ～ｆ、１２４、１２４ｄ～ｆの内の１つの上にラミネーション層１３０、１３０ａ～ｃ、１３０ｆを配置し、そのラミネーション層１３０、１３０ａ～ｃ、１３０ｆ上に基板層１３４、１３４ａ～ｃ、１３４ｆを配置して、ガラスシート１２８、１２８ａ～ｆおよび基板層１３４、１３４ａ～ｃ、１３４ｆを互いに積層する工程（Ｅ）を有してなる。多層構造１２０、１２０ａ～ｃ、１２０ｆにおけるガラスシート１２８、１２８ａ～ｆの破壊係数Ｐｆは、Ｂ１０（破損の確率分布の１０番目のパーセンタイル値）で少なくとも３０００Ｎ／ｍｍ２である。この破壊係数は、ガラスシート１２８、１２８ａ～ｆの厚さｔの二乗に対する破損時の破壊荷重の比であり、破壊係数は、ガラスシート１２８、１２８ａ～ｆの少なくとも１つの主面１２２、１２２ｄ～ｆ、１２４、１２４ｄ～ｆ上の中心に置かれた直径１．５ｍｍの球状セグメント先端３０８で、毎秒約３０ニュートンの速度で荷重を線形に増加させることよって測定される。
図９Ａは、例示の実施の形態による、薄いガラスシート１２８ｇを備えた多層機器１２０ｇの概略側面図である。図９Ａに示されるように、ガラス層１２８ｇの第２のテンパード表面１２４ｇは、第１のテンパード表面１２２ｇのＤＯＬより大きいＤＯＬを有し得、ここで、第１のテンパード表面１２２ｇはラミネーション層１３０ｇ上に配置されており、そのラミネーション層１３０ｇは基板層１３４ｇ上に配置されている。図９Ｂは、例示の実施の形態による、薄いガラスシート１２８ｈを備えた多層機器１２０ｈの概略側面図である。図９Ｂにおいて、ガラス層１２８ｈは、強化されており、かつ実質的に等しい圧縮ＤＯＬを有する２つの主面１２２ｈおよび１２４ｈを有し得る。第１のテンパード表面１２２ｈはラミネーション層１３０ｈ上に配置され得、そのラミネーション層１３０ｈは基板層１３４ｈ上に配置され得る。
いくつかの実施の形態において、第１のテンパード表面１２２ｇのＤＯＬは、第２のテンパード表面１２４ｇのＤＯＬよりも薄いことがあり得るのと同時に、第１のテンパード表面１２２ｇは、第２のテンパード表面１２４ｇより大きい表面圧縮応力を有し得ることが好ましい。いくつかの実施の形態において、第１のテンパード表面１２２ｈのＤＯＬは、第２のテンパード表面１２４ｈのＤＯＬと実質的に同じであり得るのと同時に、第１のテンパード表面１２２ｈは、第２のテンパード表面１２４ｈより大きい表面圧縮応力を有し得る。いくつかの実施の形態において、第１のテンパード表面１２２ｅ、１２２ｆのＤＯＬは、第２のテンパード表面１２４ｅ、１２４ｆのＤＯＬよりも厚いことがあり得るのと同時に、第１のテンパード表面１２２ｅ、１２２ｆは、第２のテンパード表面１２４ｅ、１２４ｆより大きい表面圧縮応力を有し得る。いくつかの実施の形態において、第２のテンパード表面１２４、１２４ｄ～１２４ｈは、第１のテンパード表面１２２、１２２ｄ～１２２ｈよりも大きい表面圧縮応力を有することがある。第１のテンパード表面１２２、１２２ｄ～１２２ｈが第２のテンパード表面１２４、１２４ｄ～１２４ｈより大きい表面圧縮応力を有することが好ましい。いくつかの実施の形態において、第２のテンパード表面１２４、１２４ｄ～１２４ｈは、第１のテンパード表面１２２、１２２ｄ～１２２ｈと実質的に同じ表面圧縮応力を有することがある。実施の形態において、第１と第２の主面にのテンパード表面１２２ｇ、１２２ｈ、１２４ｇ、１２４ｈのいずれをテンパリングし、表面圧縮層の深さ未満で、化学的にエッチング（軽度エッチング）することができる。
例えば、図９Ａおよび９Ｂを参照すると、ガラスシート１２８ｇ、１２８ｈは、０．０１４ｍｍ未満の見掛け厚さｔａｐｐを有し得る。見掛け厚さは、ガラスシートの誘電率ｋで割ったガラスシート１２８ｇ、１２８ｈの厚さｔを称する：ｔａｐｐ＝ｔ／ｋ。また、多層構造１２０ｇ、１２０ｈにおけるガラスシート１２８ｇ、１２８ｈは、６Ｈ超の鉛筆硬度も有することがあり、ここで、鉛筆硬度は、ＡＳＴＭ Ｄ３３６３およびＩＳＯ １５１８４試験基準にしたがって測定される。
図２および７Ａから９Ｂを参照すると、別の例示の実施の形態は、保護ガラスシステム１２０、１２０ｆ～ｈを開示している。保護ガラスシステム１２０、１２０ｆ～ｈは、ガラス材料のガラスオーバーレイ１２８、１２８ｄ～ｈと、層１３０、１３０ｆ～ｈ、１３４、１３４ｆ～ｈ、および１３８、１３８ｆ～ｈの積層体から作られたアンダーレイ１３２、１３２ｆ～ｈとを含み得る。ガラスオーバーレイ１２８、１２８ｄ～ｈは、互いに外方を向く第１の主面１２２、１２２ｄ～ｈおよび第２の主面１２４、１２４ｄ～ｈ、並びに第１と第２の主面１２２、１２２ｄ～ｈおよび１２４、１２４ｄ～ｈの間の２５０マイクロメートル未満の厚さを有し得る。ガラスオーバーレイ１２８、１２８ｄ～ｈは、第１の主面１２２、１２２ｄ～ｈ上で強化することができ、その第１の主面１２２、１２２ｄ～ｈでの圧縮応力は少なくとも２００ＭＰａであり得、その圧縮応力は、第１の主面１２２、１２２ｄ～ｈから少なくとも５マイクロメートルであり得る層の深さＤＯＬまで内側に延在し得る。例えば、その表面圧縮応力は、少なくとも２００ＭＰａであるが、８００ＭＰａ以下であり得、層の深さ（ＤＯＬ）は、約５マイクロメートルと約３０マイクロメートルの間にあり得る、例えば、ＤＯＬは、約１０マイクロメートルと約３０マイクロメートルの間の範囲、またさらには約１０マイクロメートルと約２０マイクロメートルの間の範囲にあり得る。ガラスオーバーレイ１２８、１２８ｄ～ｈは、カバーガラス、ガラスシートなどの極薄ガラスであり得る。ガラスオーバーレイ１２８、１２８ｄ～ｈが極薄である、例えば、厚さが７０μｍ未満または５０μｍ未満である場合、３０μｍのＤＯＬは達成するのが難しいであろう。そのような極薄ガラスの場合には、その代わりに、ＤＯＬは、極薄ガラスシートの厚さの２０％までであろう。
アンダーレイ１３２、１３２ｆ～ｈの第１の層１３０、１３０ｆ～ｈは、緩衝層であり得、５ＧＰａ未満である低い弾性率を有し得、そのアンダーレイの第２の層１３４、１３４ｆ～ｈは、剛性であり、第１の層１３０、１３０ｆ～ｈの弾性率の少なくとも５倍の弾性率を有し得る。アンダーレイ１３２、１３２ｆ～ｈの第１の層１３０、１３０ｆ～ｈは、ガラスオーバーレイ１２８、１２８ｄ～ｈとアンダーレイ１３２、１３２ｆ～ｈの第２の層１３４、１３４ｆ～ｈとの間にあり得、第１の層１３０、１３０ｆ～ｈは、２００マイクロメートル以下の、ガラスオーバーレイ１２８、１２８ｄ～ｈと第２の層１３４、１３４ｆ～ｈとの間の厚さを有し得、それによって、アンダーレイ１３２、１３２ｆ～ｈの第１の層１３０、１３０ｆ～ｈ中へのガラスオーバーレイ１２８、１２８ｄ～ｈの過剰な撓みを、アンダーレイ１３２、１３２ｆ～ｈの第２の層１３４、１３４ｆ～ｈにより妨げることができる。
実施の形態において、ガラスオーバーレイ１２８、１２８ｄ～ｈの第１の主面１２２、１２２ｄ～ｈは、軽度エッチングを示す表面特徴２５２ｅを有し得る（図８Ｂ）。第１の主面１２２ｅは、１０００倍の光学顕微鏡法で検査した際に、滑らかに起伏している窪み２８２ｅと隆起２８４ｅを有し得、窪み２８２ｅおよび隆起２８４ｅのほとんどは、尺度でサブミクロンであり得、第１の主面１２２ｅの隣接部分に対して垂直な深さまたは高さを有し、これは１マイクロメートル未満であろう。
実施の形態において、アンダーレイ１３２、１３２ｆ～ｈの第３の層は、導電性経路を構成する電子構成部品層１３８を含み得る。この第３の層は、ガラスオーバーレイ１２８、１２８ｄ～ｈと第１の層１３０、１３０ｆ～ｈとの間に位置付けることができる。ガラスオーバーレイ１２８、１２８ｄ～ｈは、２０マイクロメートル以下の極小見掛け厚さｔａｐｐを有し得、ここで、見掛け厚さｔａｐｐは、ガラス材料の誘電率ｋで割った厚さｔであり、それによって、電子構成部品１３８へとガラスオーバーレイ１２８、１２８ｄ～ｈを通る情報の通信のための信号対雑音比性能のため利益になる。保護ガラスシステム１２０、１２０ｆ～ｈは、Ｂ１０（破損の確率分布の１０番目のパーセンタイル値）で少なくとも３０００Ｎ／ｍｍ２の破壊係数Ｐｆを有し得、ここで、破壊係数は、ガラスオーバーレイ１２８、１２８ｄ～ｈの第２の主面１２４、１２４ｄ～ｈ上の中心に置かれた直径１．５ｍｍの球状セグメント先端３０８により、毎秒約３０ニュートンの速度で荷重を線形に増加させることによって、測定される。
これらの実施の形態のいくつかにおいて、ガラス材料はホウケイ酸ガラスであり得る。
実施の形態において、そのガラスオーバーレイは、約１９０ｍＪの平均鈍衝撃接触エネルギーおよび１２０ｍＪ超の鈍衝撃接触エネルギーの確率分布の１０番目のパーセンタイル値（Ｂ１０）を有し得、ここで、鈍衝撃接触エネルギーは、保護ガラスシステムにおけるガラスオーバーレイ上に２８グラム、直径１９．０２ｍｍの球を直接落下させることによって測定される。２００ｍＪの平均エネルギーは、センサカバー用途の５０ｍＪの「典型的な」要件（２０ｃｍでの２５ｇの球）よりもずっと高い。鈍衝撃試験は、模倣センサカバー内に一体化された多層積層体構造における保護カバーガラス上に２８ｇの球を落下させることによって行った。
オーバーレイが露出された模倣センサは、落下事象または鈍器との接触により鈍衝撃損傷を受け得る。これらの事象の生存性を測定するために、球落下試験を行った。球落下試験を行うために固定具を使用した。共用中の使用に基づいて、オーバーレイガラスは、５０ｍＪほどの高い衝撃エネルギーに耐える必要があるであろう。
試験試料を模擬センサ上で組み立て、次に、０．３ｍｍの衝撃パッドを有するステンレス鋼プレート上に搭載した。２８ｇの球を、最初は５ｃｍから落下させ、その後、オーバーレイガラスが破砕されるまで、球の高さを５ｃｍずつ増加させた。１０個の試料を試験した。全ての試験試料は、５０ｍＪのエネルギーを軽く上回って生存した。破損エネルギーは、９６ｍＪから２６５ｍＪに及んだ。１０番目のパーセンタイル値の破損エネルギーも、５０ｍＪの通常要件を十分に上回った（Ｂ１０：１２８ｍＪ）。
図１０は、２つの異なる実験の例示の実施の形態に関する、黒丸および黒菱形により示された、ここに記載されたようなテンパリングおよび軽度エッチング過程を施したオーバーレイガラスの破損エネルギーのグラフである。軽度エッチング過程を行わなかったオーバーレイガラスの破損エネルギーは、図１０に黒丸で示されている。図１０のグラフに示されるように、テンパリングされ、軽度エッチングされた試験片のＰ／ｄ２のＢ１０値は、３０００Ｎ／ｍｍ２より大きく、エッチングされていない試験片のＰ／ｄ２のＢ１０値は、３０００Ｎ／ｍｍ２より小さかった。図１０にプロットされたデータの統計が、表４に示されている。
Figure 0007329448000001
図１１は、直径１９．０２ｍｍの２８ｇの球の球落下試験に関する、ミリジュール（ｍＪ）で表された破損エネルギーの確率のグラフである。９５％のワイブル信頼区間が示されており、１２８ｍＪのＢ１０を示している。図１１にプロットされたデータの統計が、表５に示されている。
Figure 0007329448000002
図１２は、直径１９．０２ｍｍの２８ｇの球の球落下試験に関する、平均の９５％信頼区間のｍＪで表された保護ガラスオーバーレイの衝撃エネルギーのグラフである。９５％信頼区間は、約１６０ｍＪから約２３０ｍＪに及び、平均が１９１ｍＪである。
図１３に示されたような、本開示のいくつかの実施の形態によれば、携帯機器５００は、保護ガラスシステム１２０、１２０ａ～ｃ、１２０ｆ～ｈを備えることがあり、ここで、ガラスオーバーレイ１２８、１２８ａ～ｈは第２の主面１２４、１２４ａ、１２４ｄ～ｈ上で強化されている。この第２の主面１２４、１２４ａ、１２４ｄ～ｈでの圧縮応力は、少なくとも２００ＭＰａであることがある。この圧縮応力は、第２の主面１２４、１２４ａ、１２４ｄ～ｈから内側に少なくとも１０マイクロメートルの層の深さ（ＤＯＬ）まで延在する。この圧縮応力は、第２の主面１２４、１２４ａ、１２４ｄ～ｈから内側に、先に述べたような圧縮応力が第１の主面１２２、１２２ａ、１２２ｄ～ｈから内側に延在する層の深さより小さい、それより大きい、または実質的に等しい層の深さまで延在してもよい。図１３に示されるように、携帯機器５００において、第２の主面１２４、１２４ａ、１２４ｄ～ｈは、携帯機器５００のディスプレイカバー表面５０２内の開口５０４を通じて露出されることがある。その第２の主面は、図１３の凹部段５１０に示されるように、ディスプレイカバー表面から約１００から１２００マイクロメートルだけ窪むことがあり得る。
本開示のいくつかの実施の形態によれば、携帯機器５００の保護ガラスシステム１２０、１２０ａ～ｃ、１２０ｆ～ｈは、１．５ｍより大きい落下破損抵抗を有することがある。図１４Ａ、１４Ｂ、および１４Ｃを参照すると、破損抵抗は、接着剤中に埋め込まれた１８０グリットのＡｌ２Ｏ３粒子５１２の紙やすり５１０で覆われた実質的に非変形性の表面上に、約１３０ｇの携帯機器５００のディスプレイカバー表面５０２を、最初に、その紙やすりに対して平らな面の向きで、次いで、紙やすりに対して３０度の角度の向きで落下させることによって測定することができる。
機器５００の落下試験は、花崗岩、アスファルトなどの様々な現実世界の粗面上の落下事象に関する、ガラスオーバーレイ１２８、１２８ａ～ｈの鋭い接触損傷による使用中の破損を模倣することができる。１８０グリットの紙やすり５１０（接着剤基質上に埋め込まれたＡｌ２Ｏ３粒子５１２）のトポグラフィーおよび鋭さは、現実世界の粗面上を厳密に擬態するであろう。１８０グリットの紙やすり５１０を使用して、良好な再現性で、制御された試験データが生成された。紙やすり５１０は、一貫性を担保するために、試験試料毎に変えた。
携帯機器５００の保護ガラスシステム１２０、１２０ａ～ｃ、１２０ｆ～ｈにおけるガラスオーバーレイ１２８、１２８ａ～ｈをカバーガラス５０２ａと一体にし、電話などの電子携帯機器５００を模倣する試験パック５００ａ内に組み立てた。試験パック５００ａは、実際の携帯電話と同様の湾曲および約１３０ｇの同様の質量を有する。オーバーレイガラス１２８、１２８ａ～ｈは、携帯機器のカバーガラス５０２ａから約２００μｍだけ窪んでいた。
関心のある試料を、３つの「独自試験」構成：（ｉ）試験試料５００ａが１８０グリットの粗面と正面接触する、全面落下（図１４Ａ）；（ｉｉ）試験試料５００ａが１８０グリットの粗面と撓み／曲げ事象によりある角度で接触し、センサガラス１２８、１２８ａ～ｈが最初の衝突５１４を受けるようにパックが方向付けられた、３０度の角度での落下（図１４Ｂ）；（ｉｉｉ）試験試料５００ａが１８０グリットの粗面と撓み／曲げ事象によりある角度で接触し、センサガラス１２８、１２８ａ～ｈが二回目の衝突５１６を受けるようにパックが方向付けられた、３０度の角度での落下（図１４Ｃ）で試験した。二番目の衝突は、おそらく加速回転５１８のために最初の衝突５１４を受ける向きよりも激しい。携帯機器上の試験試料５００ａを、（ｉ）１８０グリットの粗面に対して平らに揃えられた、および（ｉｉ）保護ガラスシステム１２０について携帯機器５００ａの２つの異なる端部で、１８０グリットの粗面に対して３０度の角度で揃えられた、市販の落下試験装置（日本国の神栄テクノロジー株式会社により製造された、ＹＯＳＨＩＤＡ ＳＥＩＫＩ ＤＲＯＰ ＴＥＳＴＥＲ、ＭＯＤＥＬ－ＤＴ－２０５Ｈ）上に搭載した。２２センチメートルの開始高さから２２０ｃｍの最大高さまで１０センチメートルの増分で、落下高さを逐次的に増加させた。センサオーバーレイガラスの破砕について、各落下後に試験試料を検査した。携帯機器５００ａのカバーガラス５０２ａが最初に破損したときでさえ、センサガラス１２８、１２８ａ～ｈが破壊するか否かを確認するために、試験を続けた。状況毎、および向き毎に大体５つの試料を試験した。３つの向きの全てにおいて、センサオーバーレイガラス１２８、１２８ａ～ｈに破砕は観察されなかった。携帯機器のカバーガラス５０２ａは、センサオーバーレイガラス１２８、１２８ａ～ｈの前に破砕した。
この中のいくつかの実施の形態によれば、携帯機器５００、５００ａにおけるガラスオーバーレイ１２８、１２８ａ～ｈの第２の主面１２４、１２４ａ、１２４ｄ～ｈは、４５分を超えるタンブル抵抗を有することがある。タンブル抵抗は、家の鍵、コイン、化粧品のケース、およびつめやすりと共に携帯機器５００、５００ａを回転ドラムにかけ、回転ドラムを停止させた後に１２時間待機し、ガラスの破砕について、第２の主面１２４、１２４ａ、１２４ｄ～ｈを顕微鏡で調べることによって測定することができる。出願人によって、そのような回転ドラムがけの４５分は、一年間の共用の累積損傷にほぼ匹敵し得ると判定された。
電子携帯機器５００、５００ａに組み込まれたガラスオーバーレイ１２８、１２８ａ～ｈの露出面１２４、１２４ａ、１２４ｄ～ｈは、ユーザが機器５００、５００ａをハンドバッグまたはポケットに入れて持ち運ぶときのような、共用中の引っ掻き事象に曝されることがある。ガラスオーバーレイ１２８、１２８ａ～ｈは、破砕せずに、そのような共用損傷事象に耐えるほど耐久性である必要があろう。微小延性引っ掻き傷および外側引っ掻き傷の存在により、ガラス１２８、１２８ａ～ｈの強度が弱まるのと同様に、外観も影響を受け得る。
ガラスオーバーレイ１２８、１２８ａ～ｈを試験するために、試験装置を設計した。その装置は、ガラスオーバーレイ１２８、１２８ａ～ｈを、携帯機器５００、５００ａのカバーガラス５０２、５０２ａと同一平面になるように、またはカバーガラス５０２、５０２ａから段５１０だけ窪んでいるか、またはカバーガラス５０２、５０２ａから突出さえする（図示せず）ように揃えられるように設計された。一般に、オーバーレイ１２８、１２８ａ～ｈの挿入物は、携帯機器５００、５００ａのカバーガラス５０２、５０２ａに対して窪んでいるか、または同一表面にあるであろう。加速時間損傷を作り出し、野外引っ掻き事象を再現するために、固定具５００、５００ａ内に搭載されたオーバーレイ１２８、１２８ａ～ｈを４５分間に亘り回転ドラムにかけた。これは、野外での累積損傷の１年超に値するものとほぼ等しいであろう。その回転ドラムは、ユーザのポケットまたはハンドバッグ内でオーバーレイ１２８、１２８ａ～ｈが遭遇すると分かっている一般的な品目（例えば、家の鍵、ペン、コイン、化粧品、バッジ、およびつめやすり）を含んでいた。図１５Ａおよび１５Ｂに示されたような、ネジ蓋５２２を備えた１ガロン（３．７８５リットル）のナルゲン（登録商標）容器５２０に、ハンドバッグの内容物の一般的な品目５２４および固定具５００、５００ａ内に搭載されたオーバーレイ１２８、１２８ａ～ｈ（試料）を充填した。内容物および試料を含む「ナルゲン」容器５２０を、タンブル試験機５２８の回転シリンダ５２６上に置いた。使用したタンブル試験機５２８は、ＣＯＶＩＮＧＴＯＮ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ（カリフォルニア州、レッドランズ所在）により製造された、１／３ ＨＰモータを含む、ＣＯＶＩＮＧＴＯＮ＿ＲＯＬＬ＿Ｎ＿ＴＵＭＢＬＥＭＯＤＥＬ＃２６８であった。試験は４０ｒｐｍで行った。「ナルゲン」容器５２０がタンブル試験機５２８上に回転したときに、その容器５２０の内径に取り付けられたフィン５３０が容器の内容物を混合した。４５分の回転ドラムがけと１２時間の待機期間後、その試料を、外観について、目視検査し、顕微鏡で調べ、引っ掻き傷やガラス破壊などの損傷について、目視検査し、顕微鏡で調べた。この１２時間の待機期間は、ガラスオーバーレイ１２８、１２８ａ～ｈの遅延破壊を検出するためである。
試験結果により、ガラスオーバーレイ１２８、１２８ａ～ｈは、「視覚的に」見える破砕および表面損傷なく、４５分間の回転ドラムがけに耐えた。裸眼では典型的に見えないであろう微小延性引っ掻き傷は、高倍率（３０倍）でしか見えないであろう。
この微小延性引っ掻き傷は、共焦点顕微鏡法によっても分析した。オーバーレイガラス１２８、１２８ａ～ｈ上の最も酷い引っ掻き傷は、たった約０．５μｍの深さで、たった約１０μｍの幅であることが分かった。比較すると、４５分間の回転ドラムがけ後の同様の面積のソーダ石灰ガラス上の表面は、外側引っ掻き傷および約８μｍの引っ掻き傷深さと約２００μｍの引っ掻き傷幅のために、視覚的に損傷していた。
実施例および比較例
Ｐ／ｄ２（Ｐが破損時の破壊荷重であり、ｄが極薄オーバーレイの厚さである）と定義される正規化荷重が、２つの従来技術の文献について、下記の表１に示されている。ＣｈａｉおよびＬａｗｎ（２０００年）は、文献１の研究において研磨ガラスを使用した。異なる構造の力学を研究する以前の出版物において、ＣｈａｉおよびＬａｗｎ（１９９９年）はエッチング済みガラスを使用した。これは、文献２において、研磨ガラスよりも強い。ＣｈａｉおよびＬａｗｎ（２０００年）に定義された式に、エッチング済みガラスの強度を適用すると、従来技術はＰ／ｄ２＜２０００Ｎ／ｍｍ２と定義される。
Figure 0007329448000003
以下の表２に列挙された例示の実験において、センサが機器の外囲器の一部となるセンサカバー用途について、１５００Ｎ／ｍｍ２のＰ／ｄ２となるには、従来技術では、０．１２５ｍｍ厚のガラスが必要であるのに対し、本開示の例示の実施の形態によれば、０．０７ｍｍ厚のガラスしか必要とされないであろう。この厚さの４５％の減少は、センサの信号対雑音比に大きく影響し得る。
部品を最終形状に切断し、ガラスをエッチングして全ての事前の傷を除去し、その極薄ガラスをイオン交換により強化し、その後、二度目に軽度エッチングして、イオン交換過程中に生じた新たな傷を除去し、傷の減少した表面を、ラミネーション層である保護層で保護することによって、実施例のための極薄オーバーレイを調製した。ここで、軽度エッチングは、材料をイオン交換層の深さ（ＤＯＬ）未満の深さまで除去する軽度化学エッチングである。
Figure 0007329448000004
例示の実施の形態の試料Ｅｘ－１からＥｘ－８における軽度エッチング処理（薄いエッチング）は、Ｂ１０（破損の確率分布の１０番目のパーセンタイル値）で３０００Ｎ／ｍｍ２より大きいＰ／ｄ２を示したのに対し、処理を行わない場合、比較試料Ｃ－１からＣ－７において、Ｐ／ｄ２は３０００Ｎ／ｍｍ２未満であった。
このオーバーレイのより小さい厚さにより、より小さい見掛け厚さが可能になる。以下の表３には、従来使用された様々な材料および厚さが列挙されている。ここに開示された本発明の例示の実施の形態により、最低の見掛け厚さが可能になる。
Figure 0007329448000005
多層試料において積層されたガラス層１２８、１２８ａ～ｈに鉛筆硬度試験を行った。鉛筆硬度の過程は以下のとおりであった。試験には、ＢＹＫ ＧＡＲＤＮＥＲ（登録商標）からの鉛筆硬度試験機ＰＨ５８００を、照合鉛筆セット（９Ｂから９Ｈ）と共に使用した。異なるサイズと形状のガラス板試料にコーティングを被覆し、硬化させた。いくつかのガラスは、異なる用途の基板を擬態するために、異なる化学薬品で前処理した。この特別な試験機は、ＡＳＴＭ Ｄ ３３６３およびＩＳＯ １５１８４試験基準の要件を満たす水準計および比重量を有する。試料を机上に平らに置き、特定の鉛筆硬度を有する試験機を、鉛筆の先端が試料に触れたときに、水準器が平坦条件を示す位置に置いた。次に、車輪を備えた試験機を、鉛筆が少なくとも半インチ（約１２．７ｍｍ）の距離に亘り動けるように、前に押した。表面上に目に見える引っ掻き線を作らなかった最高硬度の評価鉛筆を、その試料の鉛筆硬度に決めた。その結果は、積層試料は、観察できる引っ掻き傷がなく、９Ｈの鉛筆硬度に合格することを示した。
本開示の例示の実施の形態によれば、強化済みガラスカバーが、有機／無機コーティング積層体を置き換えて、より良好な表面保護を与えつつ、ガラスの厚さを５０μｍ未満に減少させることができ、これにより、有機コーティング積層体とは対照的に、より良好な耐引掻性および耐衝撃性が与えられつつ、信号対雑音比で測定して、２０ｄＢ超のセンサ性能の改善が与えられる。
本開示の精神および範囲から逸脱せずに、本開示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、本開示は、本開示の改変および変更を、それら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条件で、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
多層構造において、
厚さが２５０マイクロメートル未満のガラスシートであって、該ガラスシートは第１と第２のテンパード表面を有し、少なくとも該第１のテンパード表面は、少なくとも５マイクロメートルの深さおよび少なくとも２００ＭＰａの表面圧縮応力を有する表面圧縮層を含んでいる、ガラスシート、
前記第１のテンパード表面上に配置されたラミネーション層、および
基板層、
を備え、
前記ガラスシートおよび前記基板層は、前記ラミネーション層によって互いに積層されており、
前記多層構造における前記ガラスシートの破壊係数Ｐｆは、Ｂ１０（破損の確率分布の１０番目のパーセンタイル値）で少なくとも３０００Ｎ／ｍｍ２であり、該破壊係数は、該ガラスシートの厚さの二乗に対する破損時の破壊荷重の比であり、該破壊係数は、該ガラスシートの前記少なくとも第１のテンパード表面上の中心に置かれた直径１．５ｍｍの球状セグメント先端で、毎秒約３０ニュートンの速度で荷重を線形に増加させることよって測定される、構造。
実施形態２
前記ラミネーション層が９ＧＰａ未満の弾性率を有し、
該ラミネーション層の厚さが約２０μｍ未満である、実施形態１に記載の構造。
実施形態３
前記基板層が、２５ＧＰａ超の弾性率を有する、実施形態１に記載の構造。
実施形態４
前記ガラスシートおよび前記基板層の間に配置された導電性経路を構成する電子構成部品層をさらに備える、実施形態１に記載の構造。
実施形態５
前記ラミネーション層が光学的に透明である、実施形態１に記載の構造。
実施形態６
前記第２のテンパード表面が、少なくとも１０マイクロメートルの深さおよび少なくとも２００ＭＰａの表面圧縮応力を有する表面圧縮層を含み、該第２のテンパード表面の圧縮層の深さが、前記第１のテンパード表面の圧縮層の深さより小さい、実施形態１に記載の構造。
実施形態７
前記第２のテンパード表面が、テンパリングされており、前記表面圧縮層の深さ未満だけ化学的にエッチングされている、実施形態６に記載の構造。
実施形態８
前記第１のテンパード表面が、テンパリングされており、前記表面圧縮層の深さ未満だけ化学的にエッチングされている、実施形態１に記載の構造。
実施形態９
前記ガラスシートが、０．０１４ｍｍ未満の見掛け厚さｔａｐｐを有し、該見掛け厚さは、前記ガラスシートの誘電率ｋで割った該ガラスシートの厚さｔであり：ｔａｐｐ＝ｔ／ｋ、
前記多層構造における前記ガラスシートが、６Ｈ超の鉛筆硬度を有し、該鉛筆硬度は、ＡＳＴＭ Ｄ３３６３およびＩＳＯ １５１８４試験基準にしたがって測定される、実施形態１に記載の構造。
実施形態１０
保護ガラスシステムにおいて、
ガラス材料のガラスオーバーレイであって、該ガラスオーバーレイは、
互いに外方を向く第１と第２の主面、および
該第１と第２の主面の間の２５０マイクロメートル未満の厚さ、
を有し、
該ガラスオーバーレイは、少なくとも該第１の主面で強化されており、
該第１の主面での圧縮応力は少なくとも２００ＭＰａであり、
該圧縮応力は、該第１の主面から内側に少なくとも５マイクロメートルの層の深さまで延在する、ガラスオーバーレイと、
層の積層体から作られたアンダーレイと、
を備え、
前記アンダーレイの第１の層は、前記ガラスオーバーレイを保護するために、５ＧＰａ未満である低い弾性率を有し、
前記アンダーレイの第２の層は、剛性であり、前記第１の層の弾性率の少なくとも５倍の弾性率を有し、
前記アンダーレイの第１の層は、前記ガラスオーバーレイと該アンダーレイの第２の層との間にあり、
前記第１の層は、２００マイクロメートル以下の、前記ガラスオーバーレイと前記第２の層との間の厚さを有し、それによって、前記アンダーレイの第１の層中への該ガラスオーバーレイの過剰な撓みが、該アンダーレイの第２の層によって妨げられる、保護ガラスシステム。
実施形態１１
前記ガラスオーバーレイの第１の主面が、軽度エッチングを示す表面特徴を有する、実施形態１０に記載のガラスシステム。
実施形態１２
前記第１の主面が、１０００倍の光学顕微鏡法で検査した際に、滑らかに起伏している窪みと隆起を有し、
前記窪みと隆起のほとんどが、尺度でサブミクロンであり、該第１の主面の隣接部分に対して垂直な、１マイクロメートル未満の深さまたは高さを有する、実施形態１１に記載のガラスシステム。
実施形態１３
前記アンダーレイの第３の層が、導電性経路を構成する電子構成部品層を含む、実施形態１０に記載のガラスシステム。
実施形態１４
前記第３の層が、前記ガラスオーバーレイと前記第１の層との間に位置付けられる、実施形態１３に記載のガラスシステム。
実施形態１５
前記ガラスオーバーレイが、２０マイクロメートル以下の極小見掛け厚さｔａｐｐを有し、該見掛け厚さｔａｐｐは、前記ガラス材料の誘電率ｋで割った厚さｔであり、それによって、前記電子構成部品へと該ガラスオーバーレイを通る情報の通信のための信号対雑音比性能のため利益になる、実施形態１０に記載のガラスシステム。
実施形態１６
前記保護ガラスシステムが、Ｂ１０（破損の確率分布の１０番目のパーセンタイル値）で少なくとも３０００Ｎ／ｍｍ２の破壊係数Ｐｆを有し、該破壊係数は、前記ガラスオーバーレイの第２の主面上の中心に置かれた直径１．５ｍｍの球状セグメント先端により、毎秒約３０ニュートンの速度で荷重を線形に増加させることによって、測定される、実施形態１０に記載のガラスシステム。
実施形態１７
前記ガラス材料がホウケイ酸ガラスから作られる、実施形態１０に記載のガラスシステム。
実施形態１８
前記ガラスオーバーレイが、約１９０ｍＪの平均鈍衝撃接触エネルギーおよび１２０ｍＪ超の鈍衝撃接触エネルギーの確率分布の１０番目のパーセンタイル値（Ｂ１０）を有し、該鈍衝撃接触エネルギーは、前記保護ガラスシステムにおける該ガラスオーバーレイ上に２８グラム、直径１９．０２ｍｍの球を直接落下させることによって測定される、実施形態１０に記載のガラスシステム。
実施形態１９
実施形態１０に記載のガラスシステムを備えた携帯機器において、前記ガラスオーバーレイが、前記第２の主面上で強化されており、
前記第２の主面での圧縮応力が少なくとも２００ＭＰａであり、
前記圧縮応力が、前記第２の主面から内側に少なくとも１０マイクロメートルの層の深さまで延在し、
前記圧縮応力が前記第２の主面から内側に、前記圧縮応力が前記第１の主面から内側に延在する層の深さより小さい層の深さまで延在し、
前記第２の主面が、前記携帯機器のディスプレイカバー表面内の開口を通じて露出されており、
前記第２の主面が、前記ディスプレイカバー表面から、約１００から１２００マイクロメートルだけ窪んでいる、携帯機器。
実施形態２０
前記ガラスオーバーレイが、１．５ｍより大きい破壊抵抗を有し、
前記破損抵抗は、接着剤紙やすり中に埋め込まれた１８０グリットのＡｌ２Ｏ３で覆われた実質的に非変形性の表面上に、約１３０ｇの前記携帯機器のディスプレイカバー表面を、最初に、該紙やすりに対して平らな面の向きで、次いで、該紙やすりに対して３０度の角度の向きで落下させることによって測定される、実施形態１９に記載の携帯機器。
実施形態２１
前記ガラスオーバーレイの第２の主面が、４５分を超えるタンブル抵抗を有し、
前記タンブル抵抗は、家の鍵、コイン、化粧品のケース、およびつめやすりと共に前記携帯機器を回転ドラムにかけ、該回転ドラムを停止させた後に１２時間待機し、ガラスの破砕について、前記第２の主面を顕微鏡で調べることによって測定され、
４５分は、一年間の共用の累積損傷にほぼ等しい、実施形態１９に記載の携帯機器。
実施形態２２
多層構造を製造する方法において、
ガラスシートの少なくとも１つの主面をイオン交換テンパリングする工程、
前記イオン交換テンパリング後、前記少なくとも１つの主面を軽度エッチングして表面傷を除去する工程、
前記少なくとも１つのテンパリングされ軽度エッチングされた表面の内の１つの上にラミネーション層を配置する工程、および
前記ラミネーション層上に基板層を配置して、前記ガラスシートおよび該基板層を一緒に積層する工程、
を含み、
前記多層構造における前記ガラスシートの破壊係数Ｐｆは、Ｂ１０（破損の確率分布の１０番目のパーセンタイル値）で少なくとも３０００Ｎ／ｍｍ２であり、該破壊係数は、該ガラスシートの厚さの二乗に対する破損時の破壊荷重の比であり、該破壊係数は、該ガラスシートの前記少なくとも１つの主面上の中心に置かれた直径１．５ｍｍの球状セグメント先端で、毎秒約３０ニュートンの速度で荷重を線形に増加させることよって測定される、方法。
１２ センサ
１６ 導体
２０ 基板層
２４ ベース層
２８ 高分子
３２ カラー硬質コーティング層
１２０ 多層構造、保護ガラスシステム
１２０ａ、１２０ｂ 多層試験片
１２０ｃ ガラス多層
１２２ 第１のテンパード表面
１２４ 第２のテンパード表面
１２８ ガラスシート
１２８ａ ガラスシート試験片
１２８ｃ 薄いガラスシート層
１２８ｄ 極薄ガラスカバーガラス
１２８ｅ 化学強化済み極薄ガラスカバーガラス
１３０ ラミネーション層
１３４ 基板層
１６４ 粘着剤高分子層
１６８ ポリイミドフイルム
２０２ コーティング積層体
２０４ 硬質コーティング
２６０、２６０ｅ 中央張力
２６４ アルミニウム
３００ 機械的破壊試験装置
３０４ ペン
３０８ 球状セグメント先端
３１４ 支持体
３１６ 圧子
３２０ ロードセル
３２４、４０４ 割れ目
４０８ 圧痕
５００、５００ａ 携帯機器
５０２ カバーガラス、ディスプレイカバー表面
５１０ 凹部段、紙やすり
５２０ 容器
５２８ タンブル試験機

Claims (15)

  1. 多層構造において、
    厚さが２５０マイクロメートル未満のガラスシートであって、該ガラスシートは第１と第２のテンパード表面を有し、少なくとも該第１のテンパード表面は、少なくとも１０マイクロメートルの深さおよび少なくとも２００ＭＰａの表面圧縮応力を有する表面圧縮層を含んでいる、ガラスシート、
    前記第１のテンパード表面上に配置されたラミネーション層、および
    基板層、
    を備え、
    前記ガラスシートおよび前記基板層は、前記ラミネーション層によって互いに積層されており、
    前記多層構造における前記ガラスシートの破壊係数Ｐｆは、Ｂ１０（破損の確率分布の１０番目のパーセンタイル値）で少なくとも３０００Ｎ／ｍｍ２であり、該破壊係数は、該ガラスシートの厚さの二乗に対する破損時の破壊荷重の比であり、該破壊係数は、該ガラスシートの前記第１のテンパード表面上の中心に置かれた直径１．５ｍｍの球状セグメント先端で、毎秒約３０ニュートンの速度で荷重を線形に増加させることよって測定され、
    前記第２のテンパード表面が、少なくとも１０マイクロメートルの深さおよび少なくとも２００ＭＰａの表面圧縮応力を有する表面圧縮層を含み、該第２のテンパード表面の圧縮層の深さが、前記第１のテンパード表面の圧縮層の深さより小さい、構造。
  2. 前記ラミネーション層が９ＧＰａ未満の弾性率を有し、
    該ラミネーション層の厚さが約２０μｍ未満である、請求項１記載の構造。
  3. 前記基板層が、２５ＧＰａ超の弾性率を有する、請求項１記載の構造。
  4. 前記ガラスシートおよび前記基板層の間に配置された導電性経路を構成する電子構成部品層をさらに備える、請求項１から３いずれか１項記載の構造。
  5. 前記第１のテンパード表面が、テンパリングされており、前記表面圧縮層の深さ未満だけ化学的にエッチングされている、請求項１から４いずれか１項記載の構造。
  6. 前記ガラスシートが、０．０１４ｍｍ未満の見掛け厚さｔａｐｐを有し、該見掛け厚さは、前記ガラスシートの誘電率ｋで割った該ガラスシートの厚さｔであり：ｔａｐｐ＝ｔ／ｋ、
    前記多層構造における前記ガラスシートが、６Ｈ超の鉛筆硬度を有し、該鉛筆硬度は、ＡＳＴＭ Ｄ３３６３およびＩＳＯ １５１８４試験基準にしたがって測定される、請求項１から５いずれか１項記載の構造。
  7. 保護ガラスシステムにおいて、
    ガラス材料のガラスオーバーレイであって、該ガラスオーバーレイは、
    互いに外方を向く第１と第２の主面、および
    該第１と第２の主面の間の２５０マイクロメートル未満の厚さ、
    を有し、
    該ガラスオーバーレイは、少なくとも該第１の主面で強化されており、
    該第１の主面での圧縮応力は少なくとも２００ＭＰａであり、
    該圧縮応力は、該第１の主面から内側に少なくとも１０マイクロメートルの層の深さまで延在する、ガラスオーバーレイと、
    層の積層体から作られたアンダーレイと、
    を備え、
    前記アンダーレイの第１の層は、前記ガラスオーバーレイを保護するために、５ＧＰａ未満である低い弾性率を有し、
    前記アンダーレイの第２の層は、剛性であり、前記第１の層の弾性率の少なくとも５倍の弾性率を有し、
    前記アンダーレイの第１の層は、前記ガラスオーバーレイと該アンダーレイの第２の層との間にあり、
    前記第１の層は、２００マイクロメートル以下の、前記ガラスオーバーレイと前記第２の層との間の厚さを有し、それによって、前記アンダーレイの第１の層中への該ガラスオーバーレイの過剰な撓みが、該アンダーレイの第２の層によって妨げられ、
    前記第２の主面が、少なくとも１０マイクロメートルの深さおよび少なくとも２００ＭＰａの表面圧縮応力を有する表面圧縮層を含み、該第２の主面の圧縮層の深さが、前記第１の主面の圧縮層の深さより小さい、保護ガラスシステム。
  8. 前記ガラスオーバーレイが、２０マイクロメートル以下の極小見掛け厚さｔａｐｐを有し、該見掛け厚さｔａｐｐは、前記ガラス材料の誘電率ｋで割った厚さｔであり、それによって、電子構成部品へと該ガラスオーバーレイを通る情報の通信のための信号対雑音比性能のため利益になる、請求項７記載のガラスシステム。
  9. 前記保護ガラスシステムが、Ｂ１０（破損の確率分布の１０番目のパーセンタイル値）で少なくとも３０００Ｎ／ｍｍ２の破壊係数Ｐｆを有し、該破壊係数は、前記ガラスオーバーレイの第２の主面上の中心に置かれた直径１．５ｍｍの球状セグメント先端により、毎秒約３０ニュートンの速度で荷重を線形に増加させることによって、測定される、請求項７または８記載のガラスシステム。
  10. 前記ガラス材料がホウケイ酸ガラスから作られる、請求項７から９いずれか１項記載のガラスシステム。
  11. 前記ガラスオーバーレイが、約１９０ｍＪの平均鈍衝撃接触エネルギーおよび１２０ｍＪ超の鈍衝撃接触エネルギーの確率分布の１０番目のパーセンタイル値（Ｂ１０）を有し、該鈍衝撃接触エネルギーは、前記保護ガラスシステムにおける該ガラスオーバーレイ上に２８グラム、直径１９．０２ｍｍの球を直接落下させることによって測定される、請求項７から１０いずれか１項記載のガラスシステム。
  12. 請求項７から１１いずれか１項記載のガラスシステムとディスプレイカバー表面を備えた携帯機器において、前記ガラスオーバーレイが、前記第２の主面上で強化されており、
    前記第２の主面での圧縮応力が少なくとも２００ＭＰａであり、
    前記圧縮応力が、前記第２の主面から内側に少なくとも１０マイクロメートルの層の深さまで延在し、
    前記圧縮応力が前記第２の主面から内側に、前記圧縮応力が前記第１の主面から内側に延在する層の深さより小さい層の深さまで延在し、
    前記第２の主面が、前記携帯機器の前記ディスプレイカバー表面内の開口を通じて露出されており、
    前記第２の主面が、前記ディスプレイカバー表面から、約１００から１２００マイクロメートルだけ窪んでいる、携帯機器。
  13. 前記ガラスオーバーレイが、１．５ｍより大きい破壊抵抗を有し、
    前記破壊抵抗は、前記携帯機器の前記ディスプレイカバー表面内の開口を通じて露出されているガラスオーバーレイの破壊抵抗を測定するために、接着剤紙やすり中に埋め込まれた１８０グリットのＡｌ２Ｏ３で覆われた実質的に非変形性の表面上に、約１３０ｇの前記携帯機器のディスプレイカバー表面を、最初に、該紙やすりに対して平らな面の向きで、次いで、該紙やすりに対して３０度の角度の向きで落下させることによって測定され、
    前記破壊抵抗は、前記携帯機器を前記紙やすりに対して３０度の角度の向きで落下させた後に測定される、請求項１２記載の携帯機器。
  14. 前記ガラスオーバーレイの第２の主面が、４５分を超えるタンブル抵抗を有し、
    前記タンブル抵抗は、家の鍵、コイン、化粧品のケース、およびつめやすりと共に前記携帯機器を回転ドラムの３．７８５リットルの容器内に配置し、前記容器が４０ｒｐｍの速度で回転するように回転ドラムにかけ、該回転ドラムを停止させた後に１２時間待機し、ガラスの破砕について、前記第２の主面を顕微鏡で調べることによって測定され、
    ４５分は、一年間の共用の累積損傷にほぼ等しい、請求項１２または１３記載の携帯機器。
  15. 多層構造を製造する方法において、
    ガラスシートの少なくとも１つの主面をイオン交換テンパリングする工程、
    前記イオン交換テンパリング後、前記少なくとも１つの主面を軽度エッチングして表面傷を除去する工程、
    前記少なくとも１つのテンパリングされ軽度エッチングされた表面の内の１つの上にラミネーション層を配置する工程、および
    前記ラミネーション層上に基板層を配置して、前記ガラスシートおよび該基板層を一緒に積層する工程、
    を含み、
    前記多層構造における前記ガラスシートの破壊係数Ｐｆは、Ｂ１０（破損の確率分布の１０番目のパーセンタイル値）で少なくとも３０００Ｎ／ｍｍ２であり、該破壊係数は、該ガラスシートの厚さの二乗に対する破損時の破壊荷重の比であり、該破壊係数は、該ガラスシートの前記少なくとも１つの主面上の中心に置かれた直径１．５ｍｍの球状セグメント先端で、毎秒約３０ニュートンの速度で荷重を線形に増加させることよって測定され、
    前記ガラスシートは第１と第２の主面を有し、少なくとも該第１の主面は、少なくとも１０マイクロメートルの深さおよび少なくとも２００ＭＰａの表面圧縮応力を有する表面圧縮層を含んでおり、
    前記第２の主面が、少なくとも１０マイクロメートルの深さおよび少なくとも２００ＭＰａの表面圧縮応力を有する表面圧縮層を含み、該第２の主面の圧縮層の深さが、前記第１の主面の圧縮層の深さより小さい、方法。
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