特許 6882987 エッジ及び隅部が強化された物品並びにその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6882987

(24)【登録日】2021年5月11日

(45)【発行日】2021年6月2日

(54)【発明の名称】エッジ及び隅部が強化された物品並びにその製造方法

(51)【国際特許分類】

   C03C 21/00 20060101AFI20210524BHJP

【ＦＩ】

   C03C21/00 101

【請求項の数】12

【全頁数】34

(21)【出願番号】特願2017-555347(P2017-555347)

(86)(22)【出願日】2016年4月21日

(65)【公表番号】特表2018-516224(P2018-516224A)

(43)【公表日】2018年6月21日

(86)【国際出願番号】US2016028566

(87)【国際公開番号】WO2016172292

(87)【国際公開日】20161027

【審査請求日】2019年4月22日

(31)【優先権主張番号】62/150,563

(32)【優先日】2015年4月21日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】397068274

【氏名又は名称】コーニング インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100073184

【弁理士】

【氏名又は名称】柳田 征史

(74)【代理人】

【識別番号】100175042

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 秀明

(72)【発明者】

【氏名】アーメッド，イズハール ザフール

(72)【発明者】

【氏名】フゥ，グアンリー

(72)【発明者】

【氏名】ロセフ，ロスティスラフ ヴァチェフ

(72)【発明者】

【氏名】シー，ポー−ジェン

(72)【発明者】

【氏名】スレイター，アイリーン マージョリー

(72)【発明者】

【氏名】サブラマニアン，ヴィジェイ

(72)【発明者】

【氏名】ヂャン，ビン

(72)【発明者】

【氏名】ゾウビ，サム サマー

【審査官】 有田 恭子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−００７３６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２４９４３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５０６６１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−１１４０３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／１６７９１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−０６７５５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０３Ｃ １５／００−２３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

強化された物品であって、
複数の主面、複数の側部エッジ、及び厚さを有する、ガラス、ガラスセラミック、又はセラミック、
前記主面の１つから物品内の第１の選択された深さまで延在する圧縮応力領域、
前記側部エッジの各々から前記物品内の第２の選択された深さまで延在する、エッジ圧縮応力領域、
前記主面及び前記側部エッジから２００μｍの深さに位置する境界から前記物品の重心まで延在する中央領域、及び
前記主面及び側部エッジ間に前記境界まで延在する外側領域
を備え、
前記外側領域内の張力下での最大主応力が、前記中央領域内の張力下での最大主応力の２倍以下である、
物品。

【請求項2】

前記圧縮応力領域の最大圧縮応力が約４００ＭＰａ以下であり、前記第１の選択された深さが、前記物品の前記厚さの少なくとも８％である、及び／又は
前記主面及び側部エッジが複数の隅部を画成し、さらに、前記隅部が、面取り部、前記厚さの約５％〜５０％の平均半径を有するフィレット、又は前記厚さの約５％〜１００％の少なくとも１つの曲率半径を有する湾曲形状によって画成される
ことを特徴とする、請求項１に記載の物品。

【請求項3】

前記圧縮応力領域が、イオン交換プロセスから形成され、かつ、複数の交換されたアルカリ金属イオンを含む、及び／又は
前記物品が、ガラス組成物を有する実質的に透明な基板を含み、前記厚さが、約０．４ｍｍ〜１ｍｍの範囲にある、及び／又は
前記主面及び側部エッジが複数の隅部を画成し、さらに、前記圧縮応力領域を形成するプロセスから生じる前記側部エッジ及び隅部の実質的に近傍における最大引張応力が、２００ＭＰａを超えない
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の物品。

【請求項4】

前記圧縮応力領域の最大圧縮応力が約７００ＭＰａ以上であり、前記第１の選択された深さが、前記物品の前記厚さの約１％〜１０％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物品。

【請求項5】

前記エッジ圧縮応力領域の前記最大圧縮応力が約４００ＭＰａ以下である、又は
前記エッジ圧縮応力領域の前記最大圧縮応力が約７００ＭＰａ以上である
ことを特徴とする、請求項４に記載の物品。

【請求項6】

複数のイオン交換可能なアルカリ金属イオンを有する、ガラス、ガラスセラミック、又はセラミック組成物を有する物品であって、さらに、複数の主面、複数の側部エッジ、及び厚さによって画成される、物品を提供する工程、
各々が、前記イオン交換可能なアルカリ金属イオンのサイズよりも大きいサイズを有する、複数のイオン交換用アルカリ金属イオンを含む、第１のイオン交換浴を提供する工程、及び
第１のイオン交換温度及び持続時間で前記第１のイオン交換浴内に前記物品を沈漬させて、前記主面の１つから前記物品内の第１の選択された深さまで延在する圧縮応力領域を形成する工程
を含む、強化された物品の製造方法において、
前記物品がさらに、（ａ）前記主面及び前記側部エッジから２００μｍの深さに位置する境界から前記物品の重心まで延在する中央領域、（ｂ）前記物品の前記主面及び側部エッジ間に前記境界まで延在する外側領域、及び（ｃ）前記側部エッジの各々から前記物品内の第２の選択された深さまで延在する、エッジ圧縮応力領域、
を含み、かつ
さらに、前記外側領域内の張力下での最大主応力が、前記中央領域内の張力下での最大主応力の２倍以下である、
方法。

【請求項7】

前記第１のイオン交換温度が約４００℃〜４５０℃の範囲にあり、前記第１のイオン交換持続時間が約３〜１５時間であることを特徴とする、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記第１のイオン交換浴内に前記物品を沈漬する前に、前記物品の前記側部エッジの各々をイオン交換バリア材料でマスキングする工程、及び
前記第１のイオン交換浴内に前記物品を沈漬した後に、前記物品から前記バリア材料を除去する工程
をさらに含むことを特徴とする、請求項６又は７に記載の方法。

【請求項9】

前記第１のイオン交換温度が約４６０℃〜５２０℃の範囲にあり、前記第１のイオン交換持続時間が約３０分〜約５時間であることを特徴とする、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

各々が、前記イオン交換可能なアルカリ金属イオンのサイズよりも大きいサイズを有する、複数のイオン交換用アルカリ金属イオンを含む、第２のイオン交換浴を提供する工程、
前記圧縮応力領域を有する前記物品の前記側部エッジの各々をイオン交換バリア材料でマスキングする工程、
第２のイオン交換温度及び持続時間で前記第２のイオン交換浴内に前記マスキングされた物品を沈漬させて、前記主面の１つから前記物品内の第２の選択された深さまで延在する主圧縮領域を形成する工程、及び
前記物品から前記バリア材料を除去する工程
をさらに含むことを特徴とする、請求項６〜９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記第２のイオン交換温度が約４６０℃〜５２０℃の範囲にあり、前記第２のイオン交換持続時間が約３０分〜約５時間であり、さらに、前記第２のイオン交換浴が、９７〜９９％の溶融ＫＮＯ_３及び１〜３％の溶融ＫＳＯ_４（質量による）を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前面、背面、及び側面を有する筐体、
少なくとも部分的に前記筐体の内部にある電気部品、
前記筐体の前記前面にあるか又は前記前面に隣接したディスプレイ、及び
前記ディスプレイ上に配置されたカバー基板であって、請求項１又は４に記載の物品を含むカバー基板
を備えた、デバイス。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の相互参照】

【0001】

本出願は、その内容が依拠され、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、２０１５年４月２１日出願の米国仮特許出願第６２／１５０５６３号の米国法典第３５編特許法１１９条に基づく優先権の利益を主張する。

【技術分野】

【0002】

本開示は、概して、エッジ、側面及び隅部の強度特性が増強された、強化されたガラス、ガラスセラミック及びセラミック物品、並びにこのような増強をもたらす方法に関する。

【背景技術】

【0003】

現在、化学強化されかつイオン交換されたガラス、ガラスセラミック、及びセラミックは、外力の印加下での電子デバイス部品の強度性能を改善するために、多くの電子デバイス部品に用いられている。例えば、イオン交換ガラスは、多くの携帯電話デバイスの実質的に透明なディスプレイ基板として用いられている。これらの用途の多くにおいて、イオン交換された物品のエッジ及び隅部は、強化プロセス後の物品内に存在する局在化した引張応力レベルに起因して、これらの外力の影響を受け易くなりうる。

【0004】

幾つかの事例では、イオン交換強化プロセスに起因した表面材料の成長によって引き起こされる、高い引張応力レベルが物品の隅部及びエッジの近くで見られる。ガラスの典型的なイオン交換応力プロファイルは、５０μｍ前後の深さに大きい圧縮応力をともなって、５００ＭＰａを超える非常に高い圧縮応力（ＣＳ）を生成する。物品内、特にその主面の近傍に、このような高いＣＳを作り出すために、物品のエッジ隅部に近い表面を、強化プロセスに由来する表面材料の成長に適応させる必要がある。これは、強化プロセスに関連した高い局在化した引張応力に由来する、より脆弱なエッジ及び隅部を生じうる。経験的に、イオン交換によって強化されたデバイスの落下試験の結果は、故障の５０％超がデバイスの隅部及びエッジにおける亀裂及び欠陥に関連していることを、しばしば実証している。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

その結果として、これらの物品のエッジ及び隅部の強度特性を低下させることなく、これらの物品内の圧縮応力領域の発達に適応するような最適化された方法及び物品構成が必要とされている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一実施形態によれば、複数の主面、複数の側部エッジ、及び厚さを有する、ガラス、ガラスセラミック、又はセラミックを含む、強化された物品が提供される。本物品はまた、主面の１つから物品内の第１の選択された深さまで延在する圧縮応力領域、主面及びエッジから２００μｍの深さに位置する境界から物品の重心まで延在する中央領域、及び、主面及び側部エッジ間に境界まで延在する外側領域も含む。さらには、外側領域内の張力下での最大主応力は、中央領域内の張力下での最大主応力の２倍以下である。本実施形態のある特定の態様では、圧縮応力領域の最大圧縮応力は約４００ＭＰａ以下であり、第１の選択された深さは、物品の厚さの少なくとも８％である。これらの強化された物品の幾つかの態様では、主面及び側部エッジは複数の隅部を画成し、該隅部は、面取り部、厚さの約５％〜５０％の平均半径を有するフィレット、又は物品の厚さの約５％〜１００％の少なくとも１つの曲率半径を有する湾曲形状によって画成される。

【0007】

本開示の別の実施形態によれば、複数の主面、複数の側部エッジ、及び厚さを有する、ガラス、ガラスセラミック、又はセラミックを含む、強化された物品が提供される。本物品はまた、主面の１つから物品内の第１の選択された深さまで延在する主圧縮応力領域、主面及びエッジから２００μｍの深さに位置する境界から物品の重心まで延在する中央領域、物品の主面及び側部エッジ間に境界まで延在する外側領域、及び、側部エッジの各々から物品内の第２の選択された深さまで延在するエッジ圧縮応力領域も含む。主圧縮応力領域の最大圧縮応力は約７００ＭＰａ以下であり、第１の選択された深さは、物品の厚さの約１％〜１０％である。さらには、外側領域内の張力下での最大主応力は、中央領域内の張力下での最大主応力の２倍以下である。本実施形態のある特定の態様では、エッジ圧縮応力領域の最大圧縮応力は約４００ＭＰａ以下であり、別の態様では５００ＭＰａ以下である。加えて、エッジ圧縮応力領域の最大圧縮応力は、本実施形態の他の態様では約７００ＭＰａ以上でありうる。

【0008】

本開示の強化された物品の幾つかの態様では、主面及び側部エッジは複数の隅部を画成し、該隅部は、面取り部、厚さの約５％〜５０％の平均半径を有するフィレット、又は物品の厚さの約５％〜１００％の少なくとも１つの曲率半径を有する湾曲形状によって画成される。幾つかの事例では、主面及び側部エッジは複数の隅部を画成し、一又は複数の圧縮応力領域を形成するための１つ以上のプロセスから生じる側部エッジ及び隅部の実質的に近傍における最大引張応力は、２００ＭＰａを超えない。ある特定の実施形態では、この最大引張応力は、１００ＭＰａを超えない。

【0009】

本開示の追加的な実施形態によれば、前面、背面、及び側面を有する筐体、少なくとも部分的に筐体の内部にある電気部品、筐体の前面にあるか又は前面に隣接したディスプレイ、及び、該ディスプレイ上に配置されたカバー基板を備えたデバイスが提供される。さらには、カバー基板は、前述の強化された物品のいずれかを含む。

【0010】

さらなる実施形態によれば、複数のイオン交換可能なアルカリ金属イオンを有する、ガラス、ガラスセラミック、又はセラミック組成物を有する物品であって、さらに、複数の主面、複数の側部エッジ、及び厚さによって画成される、物品を提供する工程を含む、強化された物品の製造方法が提供される。本方法はまた、各々が、イオン交換可能なアルカリ金属イオンのサイズよりも大きいサイズを有する、複数のイオン交換用アルカリ金属イオンを含む、第１のイオン交換浴を提供する工程、及び、第１のイオン交換温度及び持続時間で第１のイオン交換浴内に物品を沈漬させて、主面の１つから物品内の第１の選択された深さまで延在する圧縮応力領域を形成する工程も含む。さらには、該物品は、（ａ）主面及びエッジから２００μｍの深さに位置する境界から物品の重心まで延在する中央領域、及び（ｂ）物品の主面及び側部エッジ間に境界まで延在する外側領域をさらに含む。加えて、外側領域内の張力下での最大主応力は、中央領域内の張力下での最大主応力の２倍以下である。本方法のある特定の態様では、圧縮応力領域の最大圧縮応力は約４００ＭＰａ以下であり、第１の選択された深さは、物品の厚さの少なくとも８％である。

【0011】

追加的な実施形態によれば、複数のイオン交換可能なアルカリ金属イオンを有する、ガラス、ガラスセラミック、又はセラミック組成物を有する物品であって、さらに、複数の主面、複数の側部エッジ、及び厚さによって画成される、物品を提供する工程を含む、強化された物品の製造方法が提供される。本方法はまた、各々が、イオン交換可能なアルカリ金属イオンのサイズよりも大きいサイズを有する、複数のイオン交換用アルカリ金属イオンを含む、第１のイオン交換浴を提供する工程、物品の側部エッジの各々をイオン交換バリア材料でマスキングする工程、第１のイオン交換温度及び持続時間で第１のイオン交換浴内にマスキングされた物品を沈漬させて、主面の１つから物品内の第１の選択された深さまで延在する主圧縮応力領域を形成する工程、及び、物品からバリア材料を除去する工程も含む。該物品は、（ａ）主面及びエッジから２００μｍの深さに位置する境界から物品の重心まで延在する中央領域、及び（ｂ）物品の主面及び側部エッジ間に境界まで延在する外側領域をさらに含む。加えて、外側領域内の張力下での最大主応力は、中央領域内の張力下での最大主応力の２倍以下である。この実施形態のある特定の態様では、主圧縮応力領域の最大圧縮応力は約８００ＭＰａ以上であり、第１の選択された深さは、物品の厚さの約１％〜１０％である。

【0012】

別の実施形態によれば、複数のイオン交換可能なアルカリ金属イオンを有する、ガラス、ガラスセラミック、又はセラミック組成物を有する物品であって、さらに、複数の主面、複数の側部エッジ、及び厚さによって画成される、物品を提供する工程を含む、強化された物品の製造方法が提供される。本方法はまた、各々が、イオン交換可能なアルカリ金属イオンのサイズよりも大きいサイズを有する、複数のイオン交換用アルカリ金属イオンを含む、第１のイオン交換浴と、各々が、イオン交換可能なアルカリ金属イオンのサイズよりも大きいサイズを有する、複数のイオン交換用アルカリ金属イオンを含む、第２のイオン交換浴とを提供する工程も含む。本方法はさらに、第１のイオン交換温度及び持続時間で第１のイオン交換浴内に物品を沈漬させて、主面の１つから物品内の第１の選択された深さまで延在する初期圧縮応力領域を形成する工程、初期圧縮応力領域を有する物品の側部エッジの各々をイオン交換バリア材料でマスキングする工程、第２のイオン交換温度及び持続時間で第２のイオン交換浴内にマスキングされた物品を沈漬させて、主面の１つから物品内の第２の選択された深さまで延在する主圧縮応力領域を形成する工程、及び、物品からバリア材料を除去する工程も含む。該物品は、（ａ）主面及びエッジから２００μｍの深さに位置する境界から物品の重心まで延在する中央領域、及び（ｂ）物品の主面及び側部エッジ間に境界まで延在する外側領域をさらに含む。加えて、外側領域内の張力下での最大主応力は、中央領域内の張力下での最大主応力の２倍以下である。この実施形態のある特定の態様では、主圧縮応力領域の最大圧縮応力は約７００ＭＰａ以上であり、第２の選択された深さは、物品の厚さの約１％〜１０％である。

【0013】

さらなる実施形態によれば、複数のイオン交換可能なアルカリ金属イオンを有する、ガラス、ガラスセラミック、又はセラミック組成物を有する物品であって、さらに、複数の主面、複数の側部エッジ、及び厚さによって画成される、物品を提供する工程を含む、強化された物品の製造方法が提供される。本方法はまた、各々が、イオン交換可能なアルカリ金属イオンのサイズよりも大きいサイズを有する、複数のイオン交換用アルカリ金属イオンを含む、第１のイオン交換浴と、各々が、イオン交換可能なアルカリ金属イオンのサイズよりも大きいサイズを有する、複数のイオン交換用アルカリ金属イオンを含む、第２のイオン交換浴とを提供する工程も含む。本方法はさらに、物品の側部エッジの各々をイオン交換バリア材料でマスキングする工程、第１のイオン交換温度及び持続時間で第１のイオン交換浴内にマスキングされた物品を沈漬させて、主面の１つから物品内の第１の選択された深さまで延在する主圧縮応力領域を形成する工程、及び、主圧縮応力領域を有する物品からバリア材料を除去する工程も含む。本方法はまた、主圧縮応力領域を有する物品の主面をイオン交換バリア材料でマスキングする工程、第２のイオン交換温度及び持続時間で第２のイオン交換浴内にマスキングされた主面を有する物品を沈漬させて、側部エッジの各々から物品内の第２の選択された深さまで延在するエッジ圧縮応力領域を形成する工程、及び、主圧縮応力領域を有する物品からバリア材料を除去する工程も含む。該物品は、（ａ）主面及びエッジから２００μｍの深さに位置する境界から物品の重心まで延在する中央領域、及び（ｂ）物品の主面及び側部エッジ間に境界まで延在する外側領域をさらに含む。加えて、外側領域内の張力下での最大主応力は、中央領域内の張力下での最大主応力の２倍以下である。本実施形態のある特定の態様では、主圧縮応力領域の最大圧縮応力は約７００ＭＰａ以上であり、第１の選択された深さは、物品の厚さの少なくとも１０％である。

【0014】

これらの方法のある特定の態様では、第１及び／又は第２のイオン交換温度は４６０℃〜５２０℃の範囲とすることができ、イオン交換持続時間は約３０分〜約５時間になるように制御される。これらの方法の他の態様では、第１及び／又は第２のイオン交換温度は４００℃〜４５０℃の範囲とすることができ、イオン交換持続時間は約３時間〜約１５時間になるように制御される。ある特定の態様では、第１及び／又は第２のイオン交換浴は、約１００質量％の溶融ＫＮＯ_３を含む。さらなる態様では、第１及び／又は第２のイオン交換浴は、約９７〜９９質量％の溶融ＫＮＯ_３、及び約１〜３質量％の溶融ＫＳＯ_４を含みうる。

【0015】

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施することによって認識されよう。

【0016】

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、特許請求の範囲の性質及び特性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ものと理解されるべきである。添付の図面は、さらなる理解をもたらすために含まれ、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、その説明と共に、さまざまな実施形態の原理及び動作を説明する役割を果たす。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本開示のある態様に従った強化された物品の概略的な斜視図

【図1A】図１に示される１つの強化された物品の隅部の上から見下ろした拡大斜視図

【図1B】図１に示される１つの強化された物品のエッジの拡大斜視図

【図1C】図１に示される強化された物品の断面図

【図2】本開示のさらなる態様に従った２つの強化された物品の厚さを通る応力の概略的なグラフ

【図3A】本開示のある態様に従った面取り部を画成するエッジを有する強化された物品の断面図

【図3B】本開示のさらなる態様に従った面取り部及びフィレットを画成するエッジを有する強化された物品の断面図

【図3C】本開示の追加的な態様に従ったフィレットを画成するエッジを有する強化された物品の断面図

【図3D】本開示のある態様に従った物品の厚さの約５％の半径を有するフィレットを画成するエッジを有する強化された物品の断面図

【図3E】本開示のある態様に従った物品の厚さの約５０％の半径を有するフィレットを画成するエッジを有する強化された物品の断面図

【図3F】本開示のさらなる態様に従った変動する半径を有する湾曲形状を画成するエッジを有する強化された物品の断面図

【図4】本開示のある態様に従った２つの示差的なイオン交換処理条件に供されたときの図３Ａに示される物品内の点Ｘ１及びＸ２間に見られる最大引張応力の概略的なプロット

【図5】図３Ａ及び３Ｂに示される物品内の点Ｘ１及び点Ｘ２間に見られる最大引張応力の概略的なプロット

【図6A】本開示の態様に従った３つの示差的なイオン交換処理シーケンスを示すフローチャート

【図6B】図６Ａと同じ

【図6C】図６Ａと同じ

【図7A】本開示のさらなる態様に従った４つのそれぞれのイオン交換強化処理条件に供された強化された物品の応力プロファイルの概略的な断面のプロット

【図7B】図７Ａと同じ

【図7C】図７Ａと同じ

【図7D】図７Ａと同じ

【図8A】強化された物品を導入する、例となる電子デバイスの平面図

【図8B】図８Ａの例となる電子デバイスの斜視図

【発明を実施するための形態】

【0018】

これより、その例が添付の図面に示される本発明の好ましい実施形態について、詳細に説明される。同一又は同様の部分についての言及には、図面全体を通して、できるかぎり同一の参照番号が用いられる。各々が本発明のある特定の利益を取り込む、本明細書に開示される実施形態は、単なる例示であることが理解されるべきである。

【0019】

本発明の範囲内の以下の実施例に対してさまざまな修正及び変形がなされ、また、さらなる実施例を達成するためのさまざまな態様で、さまざまな実施例の態様が混合されうる。したがって、本発明の真の範囲は、本明細書に記載の実施形態に限られはしないがそれらを考慮して、本開示全体から理解されるべきである。

【0020】

「水平」、「垂直」、「前」、「後／背」等の用語、及びデカルト座標系の使用は、図面における参照の目的のため及び説明の容易性のためであり、絶対方位及び／又は方向に関して本明細書又は特許請求の範囲のいずれかにおいて厳密に限定されることは意図されていない。

【0021】

概して、本開示は、これらの物品内の１つ以上の圧縮応力領域の発達に適合するような、及び、これらの物品のエッジ、側面及び隅部の強度特性を増進するような、最適化された方法及び物品構成を含む。例えば、本開示は、比較的低い圧縮応力（ＣＳ）レベル及び大きい圧縮応力層の深さ（ＤＯＬ）で、物品内に圧縮応力領域を発達させる利益について詳述する。この低い応力レベル及び大きいＤＯＬの組合せは、物品のエッジ及び隅部の近傍に、より少ない表面材料成長及びより低い最大主応力（張力下で）をもたらしうる。幾つかの態様では、物品の隅部及びエッジはさらに、面取り部、フィレット、ベゼル又は他の湾曲形状を含むように加工されており、これらの特徴は、物品のエッジ及び隅部の近傍における最大引張応力レベルも低下させる。

【0022】

本開示はまた、示差的なイオン交換処理条件を通じて、物品内に複数の応力領域を発達させる利益についても概説する。これらの態様では、イオン交換プロセスは、概して、１つ以上のイオン交換工程を含み、その幾つかは、物品の他の領域のマスキングを通して、物品のエッジ及び隅部を目標としうる。示差的なイオン交換プロセスから得られる圧縮応力領域は、物品のエッジ及び隅部の近傍に見られる張力下での最大主応力を低下させかつ最小限に抑える役割を果たし、したがって、それらの相対強度及び物品の全体的な信頼性を改善する。加えて、強度が増進されたエッジ及び隅部を有するこれらの物品は、それらの外側領域内（例えば、それらの外面から約２００μｍの深さ内）で測定又は推定された最大主応力レベル（張力下で）が、それらの中央領域（例えば、物品の中心と物品の外面から約２００μｍの深さとの間の領域）内で測定された最大主応力（張力下で）の２倍以下になるように特徴づけされうる。

【0023】

本明細書で用いられる場合、「圧縮応力」（ＣＳ）及び「圧縮応力層の深さ」（ＤＯＬ）は、当技術分野で知られた手段を使用して測定される。例えば、ＣＳ及びＤＯＬは、折原製作所（日本国所在）製造のＦＳＭ−６０００などの市販の計器を使用して、表面応力計によって測定される。表面応力測定は、ガラスの複屈折性に関連した応力光学係数（ＳＯＣ）の正確な測定に依拠している。ＳＯＣは、今度は、その内容の全体が参照によって本明細書に取り込まれる「ガラス応力光係数の測定のための標準的試験方法（Standars Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient）」という題名でＡＳＴＭ規格Ｃ７７０−９８（２０１３）に記載される手順Ｃの修正版に従って測定される。修正には、５〜１０ｍｍの厚さ及び１２．７ｍｍの直径のガラスディスクを被検査物として使用することが含まれる。さらには、ガラスディスクは、等方性かつ均質であり、コア削孔されており、その両面は研磨され、平行である。修正には、印加される最大の力Ｆ_ｍａｘの計算も含まれる。該力は、少なくとも２０ＭＰａの圧縮応力を生成するのに十分であるべきである。印加される最大の力Ｆ_ｍａｘは、等式（１）：
Ｆ_ｍａｘ＝７．８５４＊Ｄ＊ｈ （１）
に従って次のように計算され、式中、Ｆ_ｍａｘはニュートンで表された最大の力であり、Ｄはガラスディスクの直径であり、ｈは光路の厚さである。印加される各力について、その応力は、等式（２）：

【0024】

【数1】

【0025】

に従って計算され、式中、Ｆ_ｍａｘは等式（１）から得られるニュートンで表された最大の力であり、Ｄはガラスディスクの直径であり、ｈは光路の厚さである。

【0026】

本明細書で用いられる場合、「圧縮応力層の深さ（ＤＯＬ）」とは、強化プロセスに由来して生成される圧縮応力が０に達する、強化された物品内の深さ位置を指す。

【0027】

図１を参照すると、ガラス、ガラスセラミック、又はセラミック組成物、並びに複数の主面１２及び１４を有する物品９０を含む、強化された物品１００が提供される。本物品はまた、側面２２及び２４、エッジ４２及び４４、隅部３２及び３４、並びに厚さ５４も含む。物品９０は、主面１２、１４の１つから物品内の第１の選択された深さ５２まで延在する圧縮応力領域５０をさらに含む。図１に示されるように、圧縮応力領域５０は、主面１２から第１の選択された深さ５２まで延在する。ある特定の態様では、圧縮応力領域５０は、主面１４から第１の深さ５２まで延在する。さらには、強化された物品１００の幾つかの態様は、２つの主圧縮応力領域５０を含み、各領域５０は、それぞれの主面から第１の選択された深さまで延在し、これらの領域について選択される深さは、物品１００の特定の構成に応じて、同一であっても同一でなくてもよい。

【0028】

ある特定の実施態様では、強化された物品１００に用いられる物品９０の領域５０における最大圧縮応力は、約４００ＭＰａ以下であり、第１の選択された深さ５２は、物品の厚さの少なくとも８％である。本開示の分野内における通常の強化された物品（例えば、０．８ｍｍ厚の基板について、約９００ＭＰａの圧縮応力及び約４５〜５０μｍのＤＯＬを伴う圧縮応力領域を有する物品）と比べて、このような圧縮応力領域５０を有する物品９０は、比較的低レベルの圧縮応力（ＣＳ）及び比較的大きい圧縮深さレベルを示す。ある特定の態様では、圧縮応力層の深さ（ＤＯＬ）は、物品の厚さの１０％を超え（例えば、０．７〜０．８ｍｍ厚の基板については約７０〜８０μｍ）、幾つかの事例では、物品の厚さの２０％を超えうる（例えば、０．７〜０．８ｍｍ厚の基板については約１５０〜１６０μｍ）。

【0029】

このような圧縮応力領域５０の特性を含むこれらの強化された物品１００は、物品のエッジ及び隅部の近傍における最大引張応力が低下し、したがって、物品の隅部及びエッジの強度が増強される。これらのエッジ及び隅部の強度の増強に伴い、物品を含むデバイスの全体的な信頼性が改善されうる。ある特定の態様では、物品のエッジ及び隅部の近傍における最大引張応力は、２００ＭＰａを超えない。本開示のある特定の態様によれば、強化された物品は、１００ＭＰａを超えない、ガラスのエッジ及び隅部の実質的に近傍における最大引張応力を示しうる。

【0030】

図１及び１Ｃにも示されるように、強化された物品１００は、物品９０内に、主面１２、１４及びエッジ４２、４４からの深さ７２に位置する境界から、物品の重心（図示せず）まで延在する中央領域７０を含みうる。強化された物品１００のある特定の実施態様では、深さ７２は、約２００μｍに定められる。加えて、中央領域７０はまた、主面１２、１４からの深さ７２ａ、側面２４からの深さ７２ｂ、及び／又は隅部４２、４４からの深さ７２ｃに位置するように画成されうる（図１Ｃ参照）。したがって、深さ７２は、物品９０の容積全体を通じて一定でなくてもよい。物品９０の重心は、物品９０の内部によって画成される容積のほぼ幾何学的中心であることも理解されるべきである。図１にも示されるように、物品９０は、物品９０の主面１２、１４及び側部エッジ４２、４４間に、深さ７２によって定められる中央領域７０の境界まで延在する、外側領域８０を含みうる。これらの構成の下では、外側領域８０内の張力下での最大主応力は、中央領域７０内の張力下での最大主応力の２倍以下である。通常の強化された物品は、対照的に、しばしば、物品の中央領域における最大主応力の２倍を優に超える、それらの隅部及びエッジの近傍における最大主応力を示す。言い換えれば、強化された物品１００の強度を増進する態様は、外側領域８０内の最大主応力（張力下で）を、物品の中央領域７０における最大主応力の２倍以下しかないように低下させる役割を果たす。例えば、中央領域７０が８０ＭＰａの張力下における最大主応力を示す場合、外側領域８０における最大主応力は１６０ＭＰａ以下である。物品のエッジ４２、４４（及び、隅部３２、３４）の近傍の主応力におけるこれらの著しい低下は、物品９０の全体的な信頼性を高める。

【0031】

強化された物品１００に用いられる物品９０は、さまざまなガラス組成物、ガラスセラミック組成物及びセラミック組成物を含みうる。ガラスの選択は、特定のガラス組成物に限定されない。例えば、選択される組成物は、広範なケイ酸塩、ホウケイ酸塩、アルミノケイ酸塩、又はホウアルミノシリケートガラス組成物のいずれかとすることができ、必要に応じて、１つ以上のアルカリ及び／又はアルカリ土類改質剤を含んでもよい。

【0032】

例として、物品９０に用いられうる組成物の１つのファミリには、酸化アルミニウム又は酸化ホウ素のうちの少なくとも１つと、アルカリ金属酸化物又はアルカリ土類金属酸化物のうちの少なくとも１つとを有するものが含まれ、ここで、−１５モル％≦（Ｒ_２Ｏ＋Ｒ'Ｏ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＺｒＯ_２）−Ｂ_２Ｏ_３≦４モル％であり、式中、Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、及び／又はＣｓとすることができ、Ｒ'は、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及び／又はＢａとすることができる。組成物のこのファミリの１つの部分集合は、約６２モル％〜約７０モル％のＳｉＯ_２；０モル％〜約１８モル％のＡｌ_２Ｏ_３；０モル％〜約１０モル％のＢ_２Ｏ_３；０モル％〜約１５モル％のＬｉ_２Ｏ；０モル％〜約２０モル％のＮａ_２Ｏ；０モル％〜約１８モル％のＫ_２Ｏ；０モル％〜約１７モル％のＭｇＯ；０モル％〜約１８モル％のＣａＯ；及び、０モル％〜約５モル％のＺｒＯ_２を含む。このようなガラスは、以下に十分に記載されるように、参照することによってその全体が本明細書に取り込まれる、米国特許第８，９６９，２２６号及び同第８，６５２，９７８号の各明細書に、より十分に説明されている。

【0033】

物品９０に用いられうる組成物の別の例証的なファミリとしては、少なくとも５０モル％のＳｉＯ_２と、アルカリ金属酸化物及びアルカリ土類金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１つの改質剤とを有するものが挙げられ、ここで、［（Ａｌ_２Ｏ_３（モル％）＋Ｂ_２Ｏ_３（モル％））／（Σアルカリ金属改質剤（モル％））］＞１である。このファミリの１つの部分集合は、５０モル％〜約７２モル％のＳｉＯ_２；約９モル％〜約１７モル％のＡｌ_２Ｏ_３；約２モル％〜約１２モル％のＢ_２Ｏ_３；約８モル％〜約１６モル％のＮａ_２Ｏ；及び、０モル％〜約４モル％のＫ_２Ｏを含む。このようなガラスは、以下に十分に記載されるように、参照することによってその全体が本明細書に取り込まれる、米国特許第８，５８６，４９２号明細書に、より十分に記載されている。

【0034】

物品９０に用いられうる組成物のさらに別の例証されるファミリには、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_５、及び少なくとも１つのアルカリ金属酸化物（Ｒ_２Ｏ）を有するものが含まれ、ここで、０．７５≦［（Ｐ_２Ｏ_５（モル％）＋Ｒ_２Ｏ（モル％））／Ｍ_２Ｏ_３（モル％）］≦１．２であり、Ｍ_２Ｏ_３＝Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３である。組成物のこのファミリの１つの部分集合は、約４０モル％〜約７０モル％のＳｉＯ_２；０モル％〜約２８モル％のＢ_２Ｏ_３；０モル％〜約２８モル％のＡｌ_２Ｏ_３；約１モル％〜約１４モル％のＰ_２Ｏ_５；及び、約１２モル％〜約１６モル％のＲ_２Ｏを含む。組成物のこのファミリの別の部分集合は、約４０〜約６４モル％のＳｉＯ_２；０モル％〜約８モル％のＢ_２Ｏ_３；約１６モル％〜約２８モル％のＡｌ_２Ｏ_３；約２モル％〜約１２モル％のＰ_２Ｏ_５；及び、約１２モル％〜約１６モル％のＲ_２Ｏを含む。このようなガラスは、以下に十分に記載されるように、参照することによってその全体が本明細書に取り込まれる、米国特許出願第１３／３０５，２７１号明細書に、より十分に説明されている。

【0035】

物品９０に用いられうる組成物のさらに別の例証されるファミリには、少なくとも約４モル％のＰ_２Ｏ_５を有するものが含まれ、ここで、（Ｍ_２Ｏ_３（モル％）／Ｒ_ｘＯ（モル％））＜１であり、式中、Ｍ_２Ｏ_３＝Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３であり、Ｒ_ｘＯは、ガラス中に存在する一価及び二価のカチオン酸化物の合計である。一価及び二価のカチオン酸化物は、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｒｂ_２Ｏ、Ｃｓ_２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、及びＺｎＯからなる群より選択されうる。組成物のこのファミリの１つの部分集合は、０モル％のＢ_２Ｏ_３を有するガラスを含む。このようなガラスは、以下に十分に記載されるように、参照することによってその全体が本明細書に取り込まれる、米国特許出願第１３／６７８，０１３号及び米国特許第８，７６５，２６２号の各明細書に、より十分に説明されている。

【0036】

物品９０に用いられうる組成物のさらに別の例証されるファミリには、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３、アルカリ金属酸化物を有するものが含まれ、３配位を有するホウ素カチオンが含まれる。イオン交換される場合、これらのガラスは、少なくとも約２９４Ｎ（約３０重量キログラム（ｋｇｆ））のビッカース亀裂開始閾値を有しうる。組成物のこのファミリの１つの部分集合は、少なくとも約５０モル％のＳｉＯ_２；少なくとも約１０モル％のＲ_２Ｏ（ただし、Ｒ_２ＯはＮａ_２Ｏを含む）；Ａｌ_２Ｏ_３（ただし、−０．５モル％≦Ａｌ_２Ｏ_３（モル％）−Ｒ_２Ｏ（モル％）≦２モル％）；及び、Ｂ_２Ｏ_３（ただし、Ｂ_２Ｏ_３（モル％）−（Ｒ_２Ｏ（モル％）−Ａｌ_２Ｏ_３（モル％））≧４．５モル％）を含む。組成物のこのファミリの別の部分集合は、少なくとも約５０モル％のＳｉＯ_２、約９モル％〜約２２モル％のＡｌ_２Ｏ_３；約４．５モル％〜約１０モル％のＢ_２Ｏ_３；約１０モル％〜約２０モル％のＮａ_２Ｏ；０モル％〜約５モル％のＫ_２Ｏ；少なくとも約０．１モル％のＭｇＯ及び／又はＺｎＯ（ただし、０≦ＭｇＯ＋ＺｎＯ≦６モル％）を含み、かつ、必要に応じて、ＣａＯ、ＢａＯ、及びＳｒＯのうちの少なくとも１つ（ただし、０モル％≦ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ≦２モル％）を含む。このようなガラスは、以下に十分に記載されるように、参照することによってその内容が全体的に本明細書に取り込まれる、米国特許出願第１３／９０３，３９８号明細書に、より十分に説明されている。

【0037】

特に断りのない限り、本開示に概説される、エッジ及び隅部が強化された物品及びそれらを生成するための関連する方法は、６８．９６モル％のＳｉＯ_２、０モル％のＢ_２Ｏ_３、１０．２８モル％のＡｌ_２Ｏ_３、１５．２１モル％のＮａ_２Ｏ、０．０１２モル％のＫ_２Ｏ、５．３７モル％のＭｇＯ、０．０００７モル％のＦｅ_２Ｏ_３、０．００６モル％のＺｒＯ_２、及び０．１７モル％のＳｎＯ_２のアルミノケイ酸塩ガラス組成物を有する物品によって例証される。典型的なアルミノケイ酸塩ガラスは、米国特許出願第１３／５３３，２９８号明細書に記載されており、参照することにより本明細書に取り込まれる。

【0038】

同様に、セラミックに関して、強化された物品１００に用いられる物品９０のために選択される材料は、広範囲の無機結晶酸化物、窒化物、炭化物、酸窒化物、炭窒化物、及び／又は同様のもののいずれかでありうる。例証されるセラミックとしては、アルミナ、チタン酸アルミニウム、ムライト、コージエライト、ジルコン、スピネル、ペロブスカイト、ジルコニア、セリア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素アルミニウム、又はゼオライト相を有する材料が挙げられる。

【0039】

同様に、ガラスセラミックに関しては、物品９０のために選択される材料は、ガラス相及びセラミック相の両方を有する広範な材料のいずれかでありうる。例証されるガラスセラミックとしては、ガラス相が、ケイ酸塩、ホウケイ酸塩、アルミノケイ酸塩、又はホウアルミノシリケートから形成され、かつ、セラミック相が、β−スポジュメン、β−石英、ネフェリン、カルシライト、又はカーネギーアイトから形成される材料が挙げられる。

【0040】

強化された物品１００内で用いられる物品９０は、ガラス基板を含むさまざまな物理的形態を採用しうる。すなわち、断面斜視図から、物品９０は、基板として構成される場合に、平坦又は平面的であってよく、あるいは、湾曲及び／又は急激に屈曲していてもよい。同様に、物品９０は、単一の一体的な物体、多層構造、又は積層体とすることができる。物品９０が基板又は板状の形態で用いられる場合、厚さ（例えば、厚さ５４）は、好ましくは約０．２〜１．５ｍｍの範囲、より好ましくは約０．８〜１ｍｍの範囲にある。さらには、物品９０は、可視スペクトルにおいて実質的に透明であり、その圧縮応力領域５０の発達後に実質的に透明なまま維持される組成を有しうる。

【0041】

その組成又は物理的な形態にかかわらず、強化された物品１００に用いられる物品９０は、基板の表面（例えば、主面１２、１４）から内側にその内部の特定の深さ（すなわち、「第１の深さ」）まで延在する、圧縮応力下の領域５０を含む。この圧縮応力領域は、強化プロセスによって（例えば、熱強化、化学イオン交換、又は同様のプロセスによって）形成されうる。圧縮応力領域５０に関連する圧縮応力（ＣＳ）の量及び圧縮応力層の深さ（ＤＯＬ）は、物品１００の特定の用途に基づいて変動しうる。一般的制限の１つ、特にガラス組成物を有する物品９０についての制限は、ＣＳ及びＤＯＬが、圧縮応力領域５０の結果として物品９０のバルク内に生じる引張応力が物品を脆弱にするほど過剰にならないように制限されるべきであるということである。

【0042】

本開示のある特定の態様では、イオン交換プロセスを使用して強化されたガラス組成物を有する物品９０の圧縮応力（ＣＳ）プロファイルは、イオン交換されたガラスに形成された光導波路のＴＭ及びＴＥ導波モードスペクトルに基づいて応力プロファイルを測定する方法（以後「ＷＫＢ法」と称される）を使用して決定された。本方法は、ＴＭ及びＴＥ導波モードスペクトルに由来する強度極値の位置をデジタル的に定めて、これらの位置からそれぞれのＴＭ及びＴＥ有効屈折率を計算することを含む。ＴＭ及びＴＥ屈折率プロファイルｎ_ＴＭ（ｚ）及びｎ_ＴＥ（ｚ）は、逆ＷＫＢ計算を使用して計算される。本方法はまた、応力プロファイルＳ（ｚ）＝［ｎ_ＴＭ（ｚ）−ｎ_ＴＥ（ｚ）］／ＳＯＣを計算することを含み、式中、ＳＯＣは、ガラス基板についての応力光係数である。この方法は、その内容の全体が参照によって本明細書に取り込まれる、２０１２年５月３日出願し、２０１１年５月２５日出願の米国仮特許出願第６１／４８９，８００号の優先権を主張する、発明の名称を「イオン交換されたガラスの応力プロファイルを測定するためのシステム及び方法（Systems and Methods for Measuring the Stress Profile of Ion-Exchanged Glass）」とする、Ｄｏｕｇｌａｓ Ｃ．Ａｌｌａｎらの米国特許出願第１３／４６３，３２２号明細書に記載されている。深さの関数としてのこれらの物品における応力レベルを測定するための他の技法は、参照することにより本明細書に取り込まれる、米国仮特許出願第６１／８３５，８２３号及び同第６１／８６０，５６０号の各明細書に概説されている。

【0043】

再び図１を参照すると、強化された物品１００内に圧縮応力領域５０を発達させる方法は、強化用浴中に物品９０を沈漬する工程を包含する。幾つかの態様では、浴は、複数のイオン交換用金属イオンを含み、物品９０は、複数のイオン交換可能な金属イオンを有するガラス組成物を有する。例えば、浴は、ナトリウムなどの物品９０内のイオン交換可能なイオンのサイズよりも大きい、複数のカリウムイオンを含みうる。浴内のイオン交換用イオンは、物品９０内のイオン交換可能なイオンと優先的に交換する。

【0044】

ある特定の態様では、圧縮応力領域５０の生成に用いられる強化用浴は、当業者に理解されるように、添加剤とともに１００質量％に近い濃度、あるいは、１００質量％の濃度の溶融ＫＮＯ_３浴を含む。このような浴は、物品９０の処理の間に、ＫＮＯ_３が溶融状態のまま維持されることが確実になるような温度まで十分に加熱される。強化用浴はまた、ＫＮＯ_３と、ＬｉＮＯ_３及びＮａＮＯ_３のうちの一方又は両方との組合せも含みうる。

【0045】

本開示の幾つかの態様によれば、約４００ＭＰａ以下の最大圧縮応力と、アルミノケイ酸塩ガラス組成物を有する物品９０における物品の厚さの少なくとも８％の第１の選択された深さ５２とを有する、圧縮応力領域５０を発達させる方法は、約４００℃〜５００℃の範囲の温度で、約３〜６０時間の沈漬持続時間、保持される強化用浴中に物品９０を沈漬する工程を包含する。より好ましくは、圧縮応力領域５０は、約４２０℃〜５００℃の範囲の温度で、約０．２５〜約５０時間の持続時間、強化用浴中に物品９０を沈漬する工程によって発達されうる。ある特定の態様では、強化用浴の温度範囲の上限は、ガラスのアニール点より約３０℃低く設定される（例えば、物品９０がガラス組成物を有する場合）。沈漬工程にとって特に好ましい持続時間は、０．５〜２５時間の範囲である。ある特定の実施形態では、強化用浴は約４００℃〜４５０℃で保持され、第１のイオン交換持続時間は約３〜１５時間である。

【0046】

１つの例となる態様において、物品９０は、４５０℃で約１０時間の持続時間の間、約４１質量％のＮａＮＯ_３及び５９質量％のＫＮＯ_３を含む強化用浴中に沈漬され、ＤＯＬ＞８０μｍ及び３００ＭＰａ以下の最大圧縮応力を有する圧縮応力領域５０を得る（例えば、約０．８〜１ｍｍの厚さを有する物品９０について）。別の例では、強化用浴は、約６５質量％のＮａＮＯ_３及び３５質量％のＫＮＯ_３を含み、４６０℃で保持され、かつ、沈漬工程は、約１５０μｍ以上のＤＯＬとともに約１６０ＭＰａ以下の最大圧縮応力を有する圧縮応力領域５０を発達させるように、約４０〜５０時間の間行われる（例えば、約０．８ｍｍの厚さを有する物品９０について）。

【0047】

さらなる態様によれば、そのエッジ及び隅部の近傍の引張応力を最小限に抑える、アルミノケイ酸塩ガラス組成物及び約０．８〜１ｍｍの厚さを有する、圧縮応力領域５０を物品９０内に発達させるためのイオン交換浴及び沈漬工程の好ましい条件の範囲は、約４４０℃〜４７０℃の温度で保持された、それぞれ、約４０〜５５％のＮａＮＯ_３及び６０〜４５％のＫＮＯ_３を有する浴を含む。好ましくは、浴温は、４５０℃〜４６０℃に設定され、沈漬持続時間は約８〜１０時間である。より高いＤＯＬレベルを含む強化された物品１００の用途では、浴内のより高いＮａＮＯ_３レベルは、好ましくは、より長い浸漬持続時間で用いられるはずである。例えば、以下の被毒レベル及び浸漬持続時間が１２０±２５μｍ、１７０±２５μｍ、及び２２０±２５μｍのＤＯＬの生成に用いられうる：それぞれ、４５〜５５％のＮａＮＯ_３、５２〜６２％のＮａＮＯ_３、及び５８〜６８％のＮａＮＯ_３、並びに、１２〜５０時間、４０〜１００時間、及び８０〜２００時間の浸漬持続時間。約１８０μｍを上回るＤＯＬ値は、好ましくは、過剰のイオン交換持続時間を回避するために、例えば、約０．９ｍｍ〜１．３ｍｍなど、０．９ｍｍを上回る厚さを有するガラス物品９０を用いて、得られるであろう。同様に、２００μｍを上回るＤＯＬ値は、好ましくは、過剰に長いイオン交換持続時間を回避するために、例えば、約１ｍｍ〜１．３ｍｍなど、１ｍｍを上回る厚さを有するガラス物品９０について得られるべきである。より高いＤＯＬを目標とする場合には、より高濃度のＮａＮＯ_３が好ましい。例えば、ガラス物品におけるより高いＤＯＬは、破砕の条件、すなわち、破砕を誘起する条件におけるガラス物品の多数の小片への破壊に関連した安全性の懸念を回避するために、幾つかの態様において有用である。

【0048】

約０．３〜０．８ｍｍの厚さを有するアルミノケイ酸塩ガラス物品９０については、ＤＯＬ＞６０μｍは、４５０℃の温度で約５．５〜１５時間の沈漬持続時間、保持される、４０〜６０質量％の範囲のＮａＮＯ_３の強化用浴組成物（残余部分をＫＮＯ_３とする）を用いて達成されうる。好ましくは、沈漬持続時間は約６〜１０時間であり、強化用浴は、４４〜５４質量％の範囲のＮａＮＯ_３の組成（残余部分をＫＮＯ_３とする）で保持される。

【0049】

かなりの量のＰ_２Ｏ_５を有するアルミノケイ酸塩ガラスを含む物品９０の実施形態については、強化用浴は、同様の圧縮応力領域５０を発達させるために、幾分低い温度で保持されうる。例えば、強化用浴は、先に概説した範囲の上限が保持されたまま、３８０℃程度の低温で保持されつつ、同様の結果を有しうる。さらなる態様では、物品９０はリチウムを含むガラス組成物を有してよく、同様の圧縮応力領域５０を生成するために、かなり低い温度プロファイルが用いられうる。これらの態様では、強化用浴は、約３５０℃〜約５００℃、好ましくは約３８０℃〜約４８０℃の範囲の温度で保持される。これらの態様についての沈漬時間は、約０．２５時間〜約５０時間、より好ましくは、約０．５〜約２５時間の範囲である。

【0050】

図２を参照すると、２つの強化された物品の厚さを通じた応力の概略的な模擬プロファイルが提供されている。「Ａ１」で指定されたプロファイルは、４６０℃で約４０〜５０時間の持続時間、約６５％のＮａＮＯ_３及び約３５％のＫＮＯ_３（質量による）を有する強化用浴内でのイオン交換沈漬によって発達させた圧縮応力領域５０を有するガラス組成物を有する物品９０を含む、本開示のある態様に従った強化されたガラス物品に相当する。Ａ１プロファイルは、約１６０ＭＰａの最大圧縮応力及び約１６０μｍのＤＯＬを実証している。対照的に、「Ｃ１」で指定されたプロファイルは、約５０μｍのＤＯＬとともに９００ＭＰａの圧縮応力レベルまでイオン交換処理された、高いＣＳレベル及び低いＤＯＬを有する、通常の強化されたガラス物品に相当する。

【0051】

図２に示されるＡ１プロファイルを示す強化された物品は、Ｃ１プロファイルを有する物品と比較して、その隅部及びエッジの実質的に近傍における最大引張応力レベルが著しく低下している。この効果は、図３Ａ及び４によって実証されている。図３Ａを参照すると、Ａ１の応力プロファイル（図２参照）を有する強化された物品１００ａの断面図が示されている。図示されるように、強化された物品１００ａは、主面１２、１４、ファセット面１２ａ、１４ａ及び側面２４を含む。エッジ４２及び４４は、それぞれ、側面２４とファセット面１２ａ、１４ａとの間に画成される。このように、側面２４、主面１２、１４、及び／又はファセット面１２ａ、１４ａは、物品１００ａの隅部（図示せず）の１つ以上において、面取り部を効果的に画成しうる。これらの面取りされた隅部は、幾何学に関連した応力集中レベルを低下させることによって、隅部、エッジ４２、４４及び側面２４の近傍の最大主応力（張力下で）のある程度の低下をもたらす役割を果たすことができる。

【0052】

図３Ａにおいて、点「Ｘ１」及び「Ｘ２」は、物品の側面２４から物品のバルク内への経路を定める。図４を参照すると、Ａ１及びＣ１のプロファイル（図２参照）を有する物品についての点Ｘ１と点Ｘ２との間の最大引張応力（ＭＰａ）の概略的なプロットが見られる。図４に示されるように、Ｘ１〜Ｘ２の経路における最大引張応力は、Ｃ１プロファイルを有する物品と比較して、Ａ１プロファイルを有する物品において著しく低下する（すなわち、約１５０ＭＰａに対し約３０ＭＰａ）。

【0053】

強化された物品１００及び１００ａの幾つかの態様では（図１及び３Ａ参照）、エッジ及び隅部（例えば、エッジ４２、４４及び隅部３２、３４）は、フィレット（例えば、特定の半径に丸められている）、又は、２つ以上の曲率半径を有する別の湾曲形状によって画成されうる。幾つかの実施態様において、強化された物品１００ｂに用いられる一又は複数のフィレットは、物品の厚さの約５％〜約５０％の半径を有する（例えば、図１に示される物品９０の厚さ５４を参照）。他の実施態様では、強化された物品１００ｂに用いられる一又は複数の湾曲形状は、各半径が物品の厚さの約５％〜約１００％である、複数の曲率半径を有する。

【0054】

図３Ｂを参照すると、丸い外形（例えば、フィレット）を有するエッジ４２ａ、４４ａを伴った強化された物品１００ｂが示されている。加えて、図３Ｂに示される強化された物品１００ｂは、主面１２とエッジ４２ａとの間に画成されたファセット面１２ａを含む。したがって、図３Ｂに示される強化された物品１００ｂは、このような幾何学的特徴を欠いた強化された物品（例えば、鋭い隅部及びエッジを有する強化された物品）と比較して、これらのエッジの近傍に、より低い最大引張応力を示すように構成される。

【0055】

再び図３Ｂを参照すると、点「Ｘ１」及び「Ｘ２」は、強化された物品１００ｂの側面２４から物品のバルク内への経路を定める。最大応力レベルは、このような幾何学的特徴を欠いた強化された物品と比較して、面取りされた表面に加えてフィレットを有する、図３Ｂに示される物品１００ｂの点Ｘ１とＸ２との間にあると推定されうる。図５において、最大引張応力（ＭＰａ）は、図において「Ａ３」と指定された、図３Ｂに示されるフィレットを有する物品１００ｂの点Ｘ１と点Ｘ２の間にあると推定される。同図において、図において「Ａ２」と指定された、より鋭いエッジ及び隅部（例えば、図３Ａに示される物品１００と比較して）を有するファセット面を伴った物品について、最大引張応力（ＭＰａ）が推定される。図５に示される模擬的応力プロファイルの発達に用いられる物品Ａ２及びＡ３は、約９００ＭＰａの圧縮応力レベル及び約７５μｍのＤＯＬを有する、イオン交換プロセスに従って発達させた、同一の圧縮応力領域５０を有すると仮定したことに留意されたい。

【0056】

図５に示されるように、Ａ３試料についてのＸ１〜Ｘ２の経路における最大引張応力プロファイルは、フィレットを伴わない隅部及びエッジの組合せを有する強化された物品Ａ２と比較して、フィレットを伴ったエッジ及び隅部を有する強化された物品の最大主応力（張力下で）の全体的な低下を実証している。このような効果は、図５に示される推定データの展開に用いられる圧縮応力領域とは異なる圧縮応力領域を有する物品について予期されることも理解されるべきである。したがって、面取り部、フィレット又は別の湾曲形状を示すエッジ及び隅部を本開示の強化された物品に用いて、圧縮応力領域５０の利益をさらに増加させることができる。ある特定の態様では、より高い表面圧縮応力レベル（例えば、エッジ及び隅部の近傍に材料成長をもたらしうる、圧縮応力及びＤＯＬレベル）を有する圧縮応力領域５０を採用する強化された物品１００は、そうでなければ表面材料成長に関連して発達したであろうこれらのエッジ及び隅部の近傍における引張応力レベルをオフセットするために、面取り部、フィレット又は別の湾曲形状を伴って調製されうる。

【0057】

図３Ｃ〜３Ｅに示されるように、１つ以上のフィレットを伴ったエッジ及び／又は隅部を有する強化された物品１００ｂのさまざまな実施態様が示されている。図３Ｃでは、エッジ４２ａ及び４４ａは、中間の曲率半径（例えば、物品９０の厚さ５４の５％〜５０％）を有するフィレットを示している。図３Ｄ及び３Ｅでは、エッジ４２ａ及び４４ａは、それぞれ、物品９０の厚さ５４の約５％及び約５０％の曲率半径を伴ったフィレットを有する。フィレットを有するエッジ４２ａ及び４４ａを伴った強化された物品１００ｂのこれらの描写は、典型例である。複数の側面、エッジ及び隅部を含む物品９０の形状に応じて、１つ以上のフィレットを使用して、これらの特徴の近傍において、張力下における最大主応力を低下させることができる。２以上のフィレットを含む強化された物品１００ｂは、この場合も、物品９０の形状及びフィレットの近傍における所望される引張応力の低下に応じて、これらのフィレットの各々が同一又は異なる半径を有するように構成されうることもまた理解されるべきである。

【0058】

図３Ｆを参照すると、２つ以上の曲率半径を伴った湾曲形状を有するエッジ４２ｂ、４４ｂを伴った、強化された物品が示されている。このような強化された物品１００ｂのある特定の実施態様では、エッジ４２ｂ、４４ｂの形状は、数学的スプライン関数に当てはめられうる；その結果として、エッジ４２ｂ、４４ｂはスプライン様の形状を有しうる。より概略的には、エッジ４２ｂ、４４ｂは、各々が物品９０の厚さの約５％〜約１００％である、２つ以上の曲率半径値を有しうる。図３Ｆに示されるように、例えば、主面１２、１４のごく近傍の移行領域は、物品の厚さに近づく大きい曲率半径を有することは明白である。複数の側面、エッジ及び隅部を含む物品９０の形状は、これらの特徴の近傍において、張力下における最大主応力を低下させるように、２つ以上の曲率半径値を伴った湾曲形状及び外形を有するエッジ及び／又は隅部を伴った、強化された物品１００ｂを構成する要因でありうることもまた理解されるべきである。このような湾曲形状を２つ以上含む強化された物品１００ｂが、この場合も、物品９０の全体的な形状及びこれらの特徴の近傍における所望される引張応力の低下に応じて、これらの湾曲形状の各々が略同一又は異なる形状を有するように構成されうることもまた理解されるべきである。

【0059】

本開示の別の態様によれば、複数の圧縮応力領域を伴った、強化された物品が提供される。複数の応力領域は、実施形態に従って、示差的なイオン交換処理条件を通じて調製されうる。イオン交換プロセスは、概して、１つ以上のイオン交換工程を含み、その幾つかは、１つ以上の強化用浴への沈漬の間の物品の他の領域のマスキングを通じて、エッジ及び隅部を含む、高い引張応力の発達の影響を名目上（nominally）受けやすい物品の顕著な幾何学的特徴を、目標とすることができる。複数の強化用浴を使用する示差的なイオン交換プロセスについては、浴は、最終的な強化された物品に所望される、望ましい示差的な応力プロファイルに応じて、同じ組成を有してよく、あるいは、異なる組成を用いてもよい。示差的なイオン交換プロセスによって生じた圧縮応力領域は、物品のエッジ及び隅部（及び、他の顕著な幾何学的特徴）の近傍に見られる最大引張応力を低下させ、最小限に抑える役割を果たし、したがって、それらの相対強度及び物品の全体的な信頼性を改善する。

【0060】

再び図１、１Ａ及び１Ｂを参照すると、複数の圧縮応力領域を伴った強化された物品１００ｃが提供される。強化された物品１００ｃ及び物品１００に用いられる同様に番号付けされた要素は、この開示において特に断りのない限り、同一又は同様の構成を有する。一態様において、ガラス、ガラスセラミック、又はセラミック組成物、複数の主面１２、１４、エッジ４２、４４、隅部３２、及び厚さ５４を有する物品９０を含む、強化された物品１００ｃが提供される。強化された物品１００ｃは、主面１２、１４のうちの一方から物品内の第１の選択された深さ５２まで延在する主圧縮応力領域５０を含む。ある特定の実施態様では、主圧縮応力領域５０の第１の選択された深さ５２は、主面１２、１４の真下の物品９０の容積内で実質的に一定である。このように、主圧縮応力領域５０は、主面１２、１４の真下に、側面２２及び２４へと実質的に延在しうる。他の態様では、主圧縮応力領域５０は、概して、主面１２、１４の真下に、側面２２、２４の方に向かって延在しうるが、それらと同一平面にはない。

【0061】

再び図１、１Ａ及び１Ｂを参照すると、物品１００ｃはさらに、エッジ４２、４４及び／又は隅部３２、３４の各々から物品内の第２の選択された深さ６２まで延在する、１つ以上のエッジ圧縮応力領域６０を物品内に含む（図１Ａ及び１Ｂ参照）。図１Ａ及び１Ｂに示されるように、エッジ圧縮応力領域６０は、該エッジ圧縮応力領域６０が物品９０の重心の方に向かって延在するように、側面２２、２４からの実質的に一定の第２の選択された深さ６２を有しうる。他の実施態様では、第２の選択された深さ６２は、エッジ圧縮応力領域６０の生成に用いられうるさまざまなプロセスを反映して（例えば、主面１２、１４のすべて又は一部分をマスキングし、１つ以上の側面２２、２４を露出して、物品９０を沈漬する、イオン交換プロセスによって）、物品９０内で変動しうる。物品９０内の領域は、それぞれ、主及びエッジ圧縮応力領域５０及び６０の両方の影響を受ける圧縮応力を有する、重なり合う容積領域を有しうることもまた理解されるべきである。

【0062】

強化された物品１００ｃの特定の態様では、主圧縮応力領域５０の最大圧縮応力は約７００ＭＰａ以上であり、第１の選択された深さ５２は、物品の厚さの約１％〜１０％である。強化された物品１００ｃ（すなわち、主及びエッジ圧縮応力領域の両方を含む強化された物品）の他の実施態様では、主圧縮応力領域５０の最大圧縮応力は、約５００ＭＰａ以上、５５０ＭＰａ以上、６００ＭＰａ以上、６５０ＭＰａ以上、７００ＭＰａ以上、７５０ＭＰａ以上、８００ＭＰａ以上、８５０ＭＰａ以上、９００ＭＰａ以上、９５０ＭＰａ以上、及びさらには最大で１０００ＭＰａ又はそれ以上である。このような強化された物品１００ｃはまた、約４００ＭＰａ以下の最大圧縮応力を有するエッジ圧縮応力領域６０も有しうる。ある特定の態様では、エッジ圧縮応力領域６０は、約５００ＭＰａ以下、４５０ＭＰａ以下、４００ＭＰａ以下、３５０ＭＰａ以下、３００ＭＰａ以下、２５０ＭＰａ以下、２００ＭＰａ以下、１５０ＭＰａ以下、及び１００ＭＰａ以下の最大圧縮応力を有する。強化された物品１００ｃの他の実施態様は、主圧縮応力領域５０における圧縮応力レベルに匹敵するレベル、例えば、約５００ＭＰａ以上、５５０ＭＰａ以上、６００ＭＰａ以上、６５０ＭＰａ以上、７００ＭＰａ以上、７５０ＭＰａ以上、８００ＭＰａ以上、８５０ＭＰａ以上、９００ＭＰａ以上、９５０ＭＰａ以上、及びさらには最大で１０００ＭＰａ又はそれ以上の最大圧縮応力を有する１つ以上のエッジ圧縮応力領域６０を示す。

【0063】

本開示のある態様に従った強化された物品１００ｃ内に複数の圧縮応力領域を発達させる典型的なプロセスは、次の工程を含む：（ａ）物品９０（例えば、第１の金属イオンを含むアルカリアルミノケイ酸塩ガラス組成物を有する基板）を、第２の金属の少なくとも１つの塩を含む溶融塩浴に浸漬又は沈漬する工程であって、第２の金属のカチオンが第１の金属カチオンより大きい、工程；及び、（ｂ）溶融塩浴に由来する第２の金属のカチオンを、約４２０℃超かつガラスのアニール点より少なくとも約３０℃低い温度でアルカリアルミノケイ酸塩ガラス内の第１の金属カチオンとイオン交換する工程。該イオン交換は、ガラス内に圧縮応力（ＣＳ）の領域を発達させるのに十分な持続時間、行われる。これらの工程は、最初に、マスキングされた基板の特定の領域を伴った物品９０に行われうる、及び／又は繰り返されうる。マスク又は他のバリア材料を除去又は添加する工程は、イオン交換浴の外部で行われることもまた理解されるべきである。さらには、これらのシーケンス（すなわち、マスキングされていない、あるいは、１つ以上のマスキングされた領域を有する物品を用いて）の各々における塩浴組成物、温度及びイオン交換持続時間を、一定に保持して、あるいは、変動させて、強化された物品内に複数の圧縮応力領域を達成してもよい。全体として、これらの圧縮応力領域は、強化された物品１００ｃのエッジ及び隅部の近傍に見られる最大主応力（張力下で）を最小限に抑え、低下させる役割を果たしうる。

【0064】

強化された物品のエッジ及び隅部の近傍における最大引張応力の低下をもたらすように、さまざまな示差的なイオン交換処理スキームが本開示において予定されている。強化された物品についての用途環境（例えば、高頻度の落下衝撃、屈曲、点接触、摩耗等）に応じて、さまざまな最大圧縮応力レベル及びＤＯＬレベルは、基板のエッジ及び隅部の実質的に近傍において、比較的低い最大引張応力レベルを維持するとともに、物品の特定の領域において有利でありうる。さまざまな用途環境を構成する、例となる示差的なイオン交換処理スキームが図６Ａ〜６Ｃに示されている。

【0065】

図６Ａを参照すると、ガラス物品を示差的に（すなわち部分的にかつ連続して）化学強化して、物品の曲げ強度と、その主面、エッジ及び隅部の耐衝撃性との良好なバランスを実現する、物品の厚さ、エッジ及び隅部を通じた好ましい応力プロファイルを作り出す方法が示されている。最初に、ガラス物品は切断され、入念に清掃され、次に、物品の一部がバリアで被覆される。バリアは、選択された塩浴に対して不活性な材料（例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）コーティング）でできており、ガラス物品の１つ以上の部分に薄いフィルムとして被覆、プリント、及び／又は他の方法で取り付けられうる。被覆されたガラス物品は、次に、第１の温度で所定の持続時間の間、第１の塩浴に浸漬される。ガラス及びガラス物品の被覆されていない部分は、特定の圧縮応力プロファイルへと化学的に強化される。次に、部分的に強化されたガラス物品からバリアが除去される。

【0066】

再び図６Ａを参照すると、この段階で、部分的に強化されたガラス物品は、必要に応じて第２の塩浴内に置かれ、第２の浴温で所定の持続時間の間、浸漬に供される。幾つかの態様では、第２の塩浴組成物、温度及び持続時間は、第１の塩浴組成物、温度及び持続時間と同一でありうる。他の態様では、第２の塩浴組成物、温度及び持続時間のうち１つ以上は、第１の塩浴に関連したパラメータに対して変動しうる。第２の塩浴への随意的な浸漬が完了した後、少なくとも一部にはガラス物品の組成に基づいて選択された加熱処理プロファイルに従って、ガラス物品に随意的なアニール工程が行われうる。例えば、Ｃｏｒｎｉｎｇ（登録商標）Ｇｏｒｉｌｌａ Ｇｌａｓｓ（登録商標）組成物を有する、図６Ａに記載される条件に従って強化されたガラス物品は、約５１０℃〜５５０℃で約１分〜約５時間、加熱処理されうる。加熱処理を用いて、強化されたガラス物品の最終的に保持される強度と強度の変動性とを制御することができる。

【0067】

図６Ｂを参照すると、ガラス物品を示差的に化学強化して、物品の曲げ強度と、その主面、エッジ及び隅部の耐衝撃性との良好なバランスを実現する、物品の厚さ、エッジ及び隅部を通じた好ましい応力プロファイルを作り出す方法が示されている。最初に、ガラス物品は切断され、入念に清掃され、次に、物品は、第１の温度で所定の持続時間の間、第１の塩浴内に浸漬される。よって、ガラス物品全体が、設計された圧縮応力プロファイルで、化学的に強化される。

【0068】

再び図６Ｂを参照すると、ガラス物品の一部は、次に、バリアで被覆される。バリアは、選択された塩浴組成物に対して不活性な材料でできており、ガラス物品の一部に薄いフィルムとして被覆、プリント、及び／又は他の方法で取り付けられうる。マスキングされたガラス物品は、最終的な設計された圧縮応力プロファイルが物品全体に生じるまで、第２の温度で所定の持続時間、第２の塩浴内に置かれ、ガラス物品のマスキングされていない部分を化学的に強化する。幾つかの態様では、最終的な設計された圧縮応力プロファイルは、物品の主面に関連した圧縮応力プロファイル及びガラス物品の１つ以上のエッジ及び／又は隅部に関連したエッジ圧縮応力プロファイルを含む。幾つかの態様では、第２の塩浴組成物、温度及び持続時間は、第１の塩浴組成物、温度及び持続時間と同一でありうる。他の態様では、第２の塩浴組成物、温度及び持続時間のうち１つ以上は、第１の塩浴に関連したパラメータに対して変動しうる。

【0069】

第２の塩浴への浸漬が図６Ｂに示される方法に従って完了した後、バリアは強化されたガラス物品から除去される。次に、随意的なアニール工程が、少なくとも一部にはガラス物品の組成に基づいて選択された加熱処理プロファイルに従って、ガラス物品に行われうる。図６Ｂに示されるプロセス条件に関して行われるアニール工程は、図６Ａに示される方法に関した随意的なアニール工程と一致する。例えば、Ｃｏｒｎｉｎｇ（登録商標）Ｇｏｒｉｌｌａ Ｇｌａｓｓ（登録商標）組成物を有する、図６Ｂに記載される条件に従って強化されたガラス物品は、約５１０℃〜５５０℃で約１分〜約５時間、加熱処理されうる。

【0070】

図６Ｃに示されるように、ガラス物品を示差的に化学強化して、物品の曲げ強度と、その主面、エッジ及び隅部の耐衝撃性との良好なバランスを実現する、物品の厚さ、エッジ及び隅部を通じた好ましい応力プロファイルを作り出す、別の方法が示されている。最初に、ガラス物品は切断され、入念に清掃され、次に、物品の一部がバリアで被覆される。バリアは、選択された塩浴に対して不活性な材料（例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）コーティング）でできており、ガラス物品の１つ以上の部分に薄いフィルムとして被覆、プリント、及び／又は他の方法で取り付けられうる。被覆されたガラス物品は、次に、第１の温度で所定の持続時間の間、第１の塩浴に浸漬される。ガラス及びガラス物品の被覆されていない部分は、特定の圧縮応力プロファイルへと化学的に強化される。次に、バリアが部分的に強化されたガラス物品から除去される。

【0071】

再び図６Ｃを参照すると、ガラス物品の一部は、次に、バリアで被覆される。バリアは、選択された塩浴組成物に対して不活性な材料でできており、ガラス物品の一部に薄いフィルムとして被覆、プリント、及び／又は他の方法で取り付けられうる。マスキングされたガラス物品は、最終的な設計された圧縮応力プロファイルが物品全体にわたって生じるまで、第２の温度で所定の持続時間、第２の塩浴内に置かれ、ガラス物品のマスキングされていない部分を化学的に強化する。幾つかの態様では、最終的な設計された圧縮応力プロファイルは、物品の主面に関連した圧縮応力プロファイル及びガラス物品の１つ以上のエッジ及び／又は隅部に関連したエッジ圧縮応力プロファイルを含む。幾つかの態様では、第２の塩浴組成物、温度及び持続時間は、第１の塩浴組成物、温度及び持続時間と同一でありうる。他の態様では、第２の塩浴組成物、温度及び持続時間のうち１つ以上は、第１の塩浴に関連したパラメータに対して変動しうる。

【0072】

第２の塩浴への浸漬が図６Ｃに示される方法に従って完了した後、バリアは強化されたガラス物品から除去される。次に、少なくとも一部にはガラス物品の組成に基づいて選択された加熱処理プロファイルに従って、ガラス物品に随意的なアニール工程が行われうる。図６Ｃに示されるプロセス条件に関連して行われるアニール工程は、図６Ａ及び６Ｂに示される方法に関連した、随意的なアニール工程と一致する。

【0073】

本開示のさらなる態様によれば、示差的なイオン交換プロセスを包含する強化された物品（例えば、強化された物品１００ｃ）の製造方法が提供される（以後「実施例１」）。この方法はまた、先に述べた図６Ａに示される方法とも一致する。特に、本方法は、複数のイオン交換可能なアルカリ金属イオンを有する、ガラス、ガラスセラミック、又はセラミック組成物を有する物品（例えば、物品９０）を提供する工程を含み、該物品はさらに、複数の主面、エッジ及び隅部、並びに厚さによって画成される。本方法はまた、次の工程も含む：各々が、イオン交換可能なアルカリ金属イオンのサイズよりも大きいサイズを有する、複数の第１のイオン交換用アルカリ金属イオンを含む、第１のイオン交換浴を提供する工程、物品のエッジ及び隅部の各々をイオン交換バリア材料でマスキングする工程、第１のイオン交換温度及び持続時間で第１のイオン交換浴内にマスキングされた物品を沈漬させて、主面の１つから物品内の第１の選択された深さまで延在する主圧縮応力領域を形成する工程、及び、物品からバリア材料を除去する工程。加えて、領域における最大圧縮応力は約８００ＭＰａ以上であり、第１の選択された深さは、物品の厚さの約１％〜１０％である。

【0074】

マスキング工程を行わずに前述の方法に従って生成された通常の物品は、物品の厚さが約０．８ｍｍの場合に、約４５μｍのＤＯＬとともに、その主面において約９００ＭＰａの最大圧縮応力を示しうる（以後「比較例」と称される）。このような物品は、約９９．４質量％超のＫＮＯ_３及び０．６質量％のＮａＮＯ_３を有する浴内での４２０℃の温度で２．１時間のイオン交換を使用して、前述の方法に従って処理されるであろう。この例では、他の前述の実施例と同様に、イオン交換されたガラスは、迅速なイオン交換を促進するために組成物内にある程度のＰ_２Ｏ_５を有する、アルミノケイ酸塩ガラスである。とりわけ、比較例は、図７Ａに示される応力プロファイルに例証されるように、その隅部の近傍において、約２４０ＭＰａの比較的高い最大引張応力を示すであろう。

【0075】

対照的に、比較例と同じ浴組成物、温度及び持続時間（前段落参照）に従って、特に前述の実施例１の方法に従って生成された（すなわち、側面に特定のマスキングを有する）強化された物品１００ｃは、図７Ｂに示される応力プロファイルに例証されるように、その隅部の１つの近傍において、約１６５ＭＰａの最大引張応力を示す。これは、物品の隅部に見られる最大引張応力のおよそ３０％の低下を表している。加えて、このような物品１００ｃは、約４５μｍのＤＯＬとともに、その主面において約９００ＭＰａの最大圧縮応力を示すであろう。物品１００ｃの側面は塩浴に曝露されないことから、物品の側面に沿った圧縮応力は、エッジにおける約３１６ＭＰａの最大値から側面の中心線に沿った約７７ＭＰａの最小値まで変動する。

【0076】

より概略的には、実施例１の方法に従って生成された強化された物品１００ｃ（図１参照）は、ガラス、ガラスセラミック、又はセラミック組成物、複数の主面１２、１４、エッジ４２、４４、隅部３２、３４、及び厚さ５４を有する、物品９０を含みうる。物品９０はまた、主面１２、１４のうちの一方から物品内の第１の選択された深さ５２まで延在する、主圧縮応力領域５０、及び、エッジ及び隅部の各々から物品内の第２の選択された深さ６２まで延在する、エッジ圧縮応力領域６０を含む（図１Ａ及び１Ｂ参照）。主圧縮応力領域５０の最大圧縮応力は約８００ＭＰａ以下であり、第１の選択された深さ５２は、物品の厚さの約１％〜１０％である。加えて、エッジ圧縮応力領域６０の最大圧縮応力は約４００ＭＰａ以下である。このような強化された物品１００ｃは、その隅部及びエッジの近傍において、約１２０ＭＰａ以下の最大主応力（張力下で）を示しうる。

【0077】

本開示のさらなる態様によれば、示差的なイオン交換プロセスを包含する強化された物品（例えば、強化された物品１００ｃ）の製造方法が提供される（以後「実施例２」）。この方法は、先に述べた図６Ｂに示される方法とも一致する。本方法は、複数のイオン交換可能なアルカリ金属イオンを有する、ガラス、ガラスセラミック、又はセラミック組成物を有する物品（例えば、物品９０）を提供する工程を含み、該物品は、複数の主面、エッジ及び隅部、並びに厚さによってさらに画成される。本方法はまた、各々が、イオン交換可能なアルカリ金属イオンのサイズよりも大きいサイズを有する、複数のイオン交換用アルカリ金属イオンを含む、第１のイオン交換浴、及び、各々が、イオン交換可能なアルカリ金属イオンのサイズよりも大きいサイズを有する、複数のイオン交換用アルカリ金属イオンを含む、第２のイオン交換浴を提供する工程も含む。

【0078】

実施例２の方法は、マスキングされていない物品を第１のイオン交換温度及び持続時間で第１のイオン交換浴に沈漬させて、主面の１つから物品内の第１の選択された深さまで延在する初期圧縮応力領域を形成する工程をさらに含む。次に、物品を第１のイオン交換浴から取り出す。次に、本方法は、次の工程を含む：初期圧縮応力領域を有する物品のエッジ及び隅部の各々をイオン交換バリア材料でマスキングする工程、第２のイオン交換温度及び持続時間で第２のイオン交換浴内にマスキングされた物品を沈漬させて、主面の１つから物品内の第２の選択された深さまで延在する主圧縮応力領域を形成する工程、及び、第２のイオン交換浴への沈漬後に、物品からバリア材料を除去する工程。加えて、主圧縮応力領域の最大圧縮応力は約７００ＭＰａ以上であり、第２の選択された深さは、物品の厚さの約１％〜１０％である。

【0079】

比較例と同じ浴組成、温度及び持続時間に従い、前述の実施例２の方法に従って生成された強化された物品１００ｃは、図７Ｃに示される応力プロファイルに例証されるように、１１９ＭＰａの最大引張応力を示す。これは、比較例の方法に従って調製された物品と比較して、物品の隅部に見られる最大引張応力の著しい低下を表している（すなわち、約２４０ＭＰａ（図７Ａ参照）に対し１１９ＭＰａ）。加えて、実施例２の方法に従って生成された強化された物品１００ｃは、約８１２ＭＰａの主面における最大圧縮応力、及び、その主面のすべてから約１７０μｍの圧縮応力層の深さ（ＤＯＬ）を示している。要するに、実施例２の方法に従って調製された物品１００ｃは、側面に沿って深いＤＯＬとともに、上部及び底部主面上に、有利には高度の表面圧縮を示すと同時に、物品の隅部における最大引張応力を著しく低下させる。

【0080】

より概略的には、実施例２の方法に従って生成された強化された物品１００ｃは、ガラス、ガラスセラミック、又はセラミック組成物、複数の主面１２、１４、エッジ４２、４４、隅部３２、３４、及び厚さ５４を有する、物品９０を含みうる。物品９０はまた、主面１２、１４のうちの１つから物品内の第１の選択された深さ５２まで延在する、主圧縮応力領域５０；及び、エッジ及び隅部の各々から物品内の第２の選択された深さ６２まで延在する、エッジ圧縮応力領域６０（図１Ａ及び１Ｂ参照）を含む。主圧縮応力領域５０の最大圧縮応力は約７００ＭＰａ以下であり、第１の選択された深さは、物品の厚さの約１％〜１０％である。加えて、エッジ圧縮応力領域６０の最大圧縮応力は約５００ＭＰａ以下である。

【0081】

別の実施形態では、示差的なイオン交換プロセスを包含する強化された物品（例えば、強化された物品１００ｃ）の製造方法が提供される（以後「実施例３」）。本方法は、次の工程を含む：複数のイオン交換可能なアルカリ金属イオンを有する、ガラス、ガラスセラミック、又はセラミック組成物を有する物品（例えば、物品９０）を提供する工程であって、該物品が、複数の主面、エッジ及び隅部、並びに厚さによってさらに画成される、工程。本方法はまた、次の工程も含む：各々が、イオン交換可能なアルカリ金属イオン（例えば、Ｎａ^＋イオン）のサイズよりも大きいサイズを有する、複数のイオン交換用アルカリ金属イオン（例えば、Ｋ^＋イオン）を含む第１のイオン交換浴と、各々が、イオン交換可能なアルカリ金属イオンのサイズよりも大きいサイズを有する、複数のイオン交換用アルカリ金属イオンを含む第２のイオン交換浴とを提供する工程。本方法はさらに次の工程も含む：物品のエッジ及び隅部の各々をイオン交換バリア材料（例えば、ＩＴＯ層）でマスキングする工程；第１のイオン交換温度及び持続時間で第１のイオン交換浴内にマスキングされた物品を沈漬させて、主面の１つから物品内の第１の選択された深さまで延在する主圧縮応力領域を形成する工程、及び、第１のイオン交換浴から物品を取り出した後に、主圧縮応力領域を有する物品からバリア材料を除去する工程。

【0082】

実施例３の方法は、次の工程をさらに含む：主圧縮応力領域を有する物品（例えば、物品９０）の主面をイオン交換バリア材料でマスキングする工程；マスキングされた主面を有する物品全体を、第２のイオン交換温度及び持続時間で第２のイオン交換浴内に沈漬させて、物品の隅部及びエッジの各々から物品内の第２の選択された深さまで延在するエッジ圧縮応力領域を形成する工程；及び、第２のイオン交換浴への沈漬後に、物品からバリア材料を除去する工程。加えて、主圧縮応力領域の最大圧縮応力は約７００ＭＰａ以上であり、第１の選択された深さは、物品の厚さの少なくとも１０％である。

【0083】

比較例と同じ浴組成、温度及び持続時間に従い、前述の実施例３の方法に従って生成された強化された物品１００ｃは、図７Ｄに示される応力プロファイルに例証されるように、１６１ＭＰａの最大引張応力を示す。これは、比較例の方法に従って調製された物品と比較して、物品の隅部に見られる最大引張応力の著しい低下を表している（すなわち、約２４０ＭＰａ（図７Ａ参照）に対し１６１ＭＰａ）。加えて、実施例３の方法に従って生成された強化された物品１００ｃは、約８００ＭＰａの物品の主面における最大圧縮応力、及び約４５μｍの圧縮応力層の深さ（ＤＯＬ）を示す。さらには、実施例３の方法に従って調製された物品１００ｃは、約１０００ＭＰａの物品の側面における最大圧縮応力を示す。要するに、実施例３の方法に従って生成された物品１００ｃは、その側面に沿って、上部及び底部主面上に、有利には高度の表面圧縮を示すと同時に、物品の隅部における最大引張応力を著しく低下させる。

【0084】

より概略的には、実施例３の方法に従って生成された強化された物品１００ｃは、ガラス、ガラスセラミック、又はセラミック組成物、複数の主面１２、１４、エッジ４２、４４、隅部３２、３４、及び厚さ５４を有する、物品９０を含みうる。物品９０はまた、主面１２、１４のうちの１つから物品９０内の第１の選択された深さ５２まで延在する、主圧縮応力領域５０；及び、エッジ及び隅部の各々から物品内の第２の選択された深さ６２まで延在する、エッジ圧縮応力領域６０も含む。主圧縮応力領域の最大圧縮応力は約７００ＭＰａ以下であり、第１の選択された深さは、物品の厚さの約１％〜１０％である。加えて、エッジ圧縮応力領域の最大圧縮応力は約７００ＭＰａ以上である。

【0085】

実施例１〜３によって例示される前述の方法に従って生成された強化された物品１００ｃは、約０．４ｍｍ〜約１ｍｍの範囲の厚さ５４を有する、ガラス組成物を有する実質的に透明な基板を有する物品９０を含みうる。先に概説したように（図３Ｂ参照）、強化された物品１００ｃのエッジ及び隅部は、例えば、０．１ｍｍ以上の平均半径において、フィレット様又はスプライン様の外形によっても画成されうる。

【0086】

幾つかの態様では、実施例１〜３で詳しく述べた方法に従って生成された強化された物品１００ｃは、その隅部（例えば、隅部３２、３４）及びエッジ（例えば、エッジ４２、４４）のうちの１つ以上の実質的に近傍における、２００ＭＰａ以下の最大引張応力によって定められる。幾つかの実施形態では、物品１００ｃのエッジ及び隅部の実質的に近傍における最大引張応力は、１００ＭＰａを超えない。

【0087】

強化された物品１００ｃの製造のための実施例１〜３で詳しく述べた前述の方法に関して、適切なイオン交換温度、持続時間及び強化された浴組成物は、強化された物品１００の開発に用いられる方法に関連して先に概説した本開示から導かれうる。例えば、前述の方法は、約３〜１５時間に設定されたイオン交換持続時間、及び１００％の溶融ＫＮＯ_３（質量による）を含む浴組成とともに、約４００℃〜４５０℃の範囲のイオン交換温度を採用しうる。別の例では、前述の方法は、約３０分〜約５時間に設定されたイオン交換持続時間、並びに、９７〜９９％の溶融ＫＮＯ_３及び１〜３％の溶融ＫＳＯ_４（質量による）を含む浴組成とともに、約４６０℃〜５２０℃の範囲の第２のイオン交換温度を採用しうる。

【0088】

本明細書に開示される強化された物品は、ディスプレイを備えた物品（又は、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化製品）、建築用物品、輸送用物品（例えば、自動車、列車、航空機、船舶等）、電気器具物品、又は、ある程度の透明性、耐擦傷性、耐摩耗性又はそれらの組合せを必要とする物品など、別の物品に導入されてもよい。本明細書に開示される強化された物品のいずれかを導入する、例となる物品が、図８Ａ及び８Ｂに示されている。特に、図８Ａ及び８Ｂは、前面８０４、背面８１６、及び側面８０８を有する筐体８０２を含む消費者向け電子デバイス８００；少なくとも部分的に又は全体的に筐体内に存在し、かつ、該筐体の前面又はそれに隣接して、少なくともコントローラ、メモリ、及びディスプレイ８１０を含む、電気部品（図示せず）；並びに、ディスプレイ全体を覆うように筐体の前面又はその上に存在するカバー基板８１２を示している。幾つかの実施形態では、カバー基板８１２は、本明細書に開示される強化された物品のいずれかを含みうる。

【0089】

強度が増強された隅部及びエッジを有する強化された物品を生成するための前述の方法は、典型例であることが理解されるべきである。例えば、前述の原理を用いて、物品の予期される用途環境に応じて決まる、物品の特定の隅部、側面、エッジ及び主面をマスキングする工程を含む、示差的なイオン交換処理を通じて、物品のさまざまな位置における圧縮応力の量及びＤＯＬレベルを最適化することができる。同時に、これらの特徴の実質的に近傍における最大引張応力の低下によって、その隅部、エッジ及び側面を含む、物品の顕著な幾何学的特徴についての増強された強度を維持しつつ、これらの圧縮応力及びＤＯＬ特性がこれらの物品に得られうる。

【0090】

特許請求の範囲の精神及び範囲から逸脱することなく、本開示の物品及び方法に対してさまざまな修正及び変形がなされうることは、当業者にとって明白であろう。

【0091】

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

【0092】

実施形態１
複数の主面、複数の側部エッジ、及び厚さを有する、ガラス、ガラスセラミック、又はセラミック、
前記主面の１つから物品内の第１の選択された深さまで延在する、圧縮応力領域、
前記主面及び前記エッジから２００μｍの深さに位置する境界から前記物品の重心まで延在する中央領域、及び
前記主面及び側部エッジ間に前記境界まで延在する外側領域
を備えた、強化された物品であって、
前記外側領域内の張力下での最大主応力が、前記中央領域内の張力下での最大主応力の２倍以下である、物品。

【0093】

実施形態２
前記圧縮応力領域の最大圧縮応力が約４００ＭＰａ以下であり、前記第１の選択された深さが、前記物品の前記厚さの少なくとも８％であることを特徴とする、実施形態１に記載の物品。

【0094】

実施形態３
前記圧縮応力領域が、イオン交換プロセスから形成され、かつ、複数の交換されたアルカリ金属イオンを含むことを特徴とする、実施形態１又は２に記載の物品。

【0095】

実施形態４
前記物品が、ガラス組成物を有する実質的に透明な基板を含み、前記厚さが約０．４ｍｍ〜１ｍｍの範囲にあることを特徴とする、実施形態１〜３のいずれかに記載の物品。

【0096】

実施形態５
前記主面及び側部エッジが複数の隅部を画成し、さらに、前記圧縮応力領域を形成するプロセスから生じる前記側部エッジ及び隅部の実質的に近傍における最大引張応力が、２００ＭＰａを超えないことを特徴とする、実施形態１〜４のいずれかに記載の物品。

【0097】

実施形態６
前記主面及び側部エッジが複数の隅部を画成し、さらに、前記圧縮応力領域を形成するプロセスから生じる前記側部エッジ及び隅部の実質的に近傍における最大引張応力が、１００ＭＰａを超えないことを特徴とする、実施形態１〜４のいずれかに記載の物品。

【0098】

実施形態７
前記主面及び側部エッジが複数の隅部を画成し、さらに、前記隅部が、面取り部、前記厚さの約５％〜５０％の平均半径を有するフィレット、又は前記厚さの約５％〜１００％の少なくとも１つの曲率半径を有する湾曲形状によって画成されることを特徴とする、実施形態１に記載の物品。

【0099】

実施形態８
複数の主面、複数の側部エッジ、及び厚さを有する、ガラス、ガラスセラミック、又はセラミック、
前記主面の１つから物品内の第１の選択された深さまで延在する主圧縮応力領域、
前記主面及び前記エッジから２００μｍの深さに位置する境界から前記物品の重心まで延在する中央領域、
前記物品の前記主面及び側部エッジ間に前記境界まで延在する外側領域、及び
前記側部エッジの各々から前記物品内の第２の選択された深さまで延在する、エッジ圧縮応力領域
を備えた、強化された物品であって、
前記主圧縮応力領域の最大圧縮応力が約７００ＭＰａ以上であり、前記第１の選択された深さが、前記物品の前記厚さの約１％〜１０％であり、
さらに、前記外側領域内の張力下での最大主応力が、前記中央領域内の張力下での最大主応力の２倍以下である、
物品。

【0100】

実施形態９
前記エッジ圧縮応力領域の前記最大圧縮応力が約４００ＭＰａ以下であることを特徴とする、実施形態８に記載の物品。

【0101】

実施形態１０
前記エッジ圧縮応力領域の前記最大圧縮応力が約５００ＭＰａ以下であることを特徴とする、実施形態８に記載の物品。

【0102】

実施形態１１
前記エッジ圧縮応力領域の前記最大圧縮応力が約７００ＭＰａ以上であることを特徴とする、実施形態８に記載の物品。

【0103】

実施形態１２
前記圧縮応力領域が、１つ以上のイオン交換プロセスから形成され、かつ、複数の交換されたアルカリ金属イオンを含むことを特徴とする、実施形態８〜１１のいずれかに記載の物品。

【0104】

実施形態１３
前記物品が、ガラス組成物を有する実質的に透明な基板を含み、前記厚さが、約０．４ｍｍ〜１ｍｍの範囲にあることを特徴とする、実施形態８〜１２のいずれかに記載の物品。

【0105】

実施形態１４
前記主面及び側部エッジが複数の隅部を画成し、さらに、前記圧縮応力領域を形成するプロセスから生じる前記側部エッジ及び隅部の実質的に近傍における最大引張応力が、２００ＭＰａを超えないことを特徴とする、実施形態８〜１３のいずれかに記載の物品。

【0106】

実施形態１５
前記主面及び側部エッジが複数の隅部を画成し、さらに、前記圧縮応力領域を形成するプロセスから生じる前記側部エッジ及び隅部の実質的に近傍における最大引張応力が、１００ＭＰａを超えないことを特徴とする、実施形態８〜１３のいずれかに記載の物品。

【0107】

実施形態１６
前記主面及び側部エッジが複数の隅部を画成し、さらに、前記隅部が、面取り部、前記厚さの約５％〜５０％の平均半径を有するフィレット、又は前記厚さの約５％〜１００％の少なくとも１つの曲率半径を有する湾曲形状によって画成されることを特徴とする、実施形態８〜１５のいずれかに記載の物品。

【0108】

実施形態１７
複数のイオン交換可能なアルカリ金属イオンを有する、ガラス、ガラスセラミック、又はセラミック組成物を有する物品であって、さらに、複数の主面、複数の側部エッジ、及び厚さによって画成される、物品を提供する工程、
各々が、前記イオン交換可能なアルカリ金属イオンのサイズよりも大きいサイズを有する、複数のイオン交換用アルカリ金属イオンを含む、第１のイオン交換浴を提供する工程、及び
第１のイオン交換温度及び持続時間で前記第１のイオン交換浴内に前記物品を沈漬させて、前記主面の１つから前記物品内の第１の選択された深さまで延在する圧縮応力領域を形成する工程
を含む、強化された物品の製造方法において、
前記物品がさらに、（ａ）前記主面及び前記エッジから２００μｍの深さに位置する境界から前記物品の重心まで延在する中央領域、及び（ｂ）前記物品の前記主面及び側部エッジ間に前記境界まで延在する外側領域を含み、かつ
さらに、前記外側領域内の張力下での最大主応力が、前記中央領域内の張力下での最大主応力の２倍以下である、
方法。

【0109】

実施形態１８
前記圧縮応力領域の最大圧縮応力が約４００ＭＰａ以下であり、前記第１の選択された深さが、前記物品の前記厚さの少なくとも８％であることを特徴とする、実施形態１７に記載の方法。

【0110】

実施形態１９
前記圧縮領域の最大圧縮応力が約２００ＭＰａ以下であることを特徴とする、実施形態１７に記載の方法。

【0111】

実施形態２０
前記物品が、ガラス組成物を有する実質的に透明な基板を含み、前記厚さが約０．４ｍｍ〜１ｍｍの範囲にあることを特徴とする、実施形態１７〜１９のいずれかに記載の方法。

【0112】

実施形態２１
前記第１のイオン交換温度が約４００℃〜４５０℃の範囲にあり、前記第１のイオン交換持続時間が約３〜１５時間であることを特徴とする、実施形態１７〜２０のいずれかに記載の方法。

【0113】

実施形態２２
複数のイオン交換可能なアルカリ金属イオンを有する、ガラス、ガラスセラミック、又はセラミック組成物を有する物品であって、さらに、複数の主面、複数の側部エッジ、及び厚さによって画成される、物品を提供する工程、
各々が、前記イオン交換可能なアルカリ金属イオンのサイズよりも大きいサイズを有する、複数のイオン交換用アルカリ金属イオンを含む、第１のイオン交換浴を提供する工程、
前記物品の前記側部エッジの各々をイオン交換バリア材料でマスキングする工程、
第１のイオン交換温度及び持続時間で前記第１のイオン交換浴内に前記マスキングされた物品を沈漬させて、前記主面の１つから前記物品内の第１の選択された深さまで延在する主圧縮応力領域を形成する工程、及び
前記物品から前記バリア材料を除去する工程
を含む、強化された物品の形成方法において、
前記物品がさらに、（ａ）前記主面及び前記エッジから２００μｍの深さに位置する境界から前記物品の重心まで延在する中央領域、及び（ｂ）前記物品の前記主面及び側部エッジ間に前記境界まで延在する外側領域を含み、かつ
さらに、前記外側領域内の張力下での最大主応力が、前記中央領域内の張力下での最大主応力の２倍以下である、
方法。

【0114】

実施形態２３
前記主圧縮応力領域の最大圧縮応力が約８００ＭＰａ以上であり、前記第１の選択された深さが、前記物品の前記厚さの約１％〜１０％であることを特徴とする、実施形態２２に記載の方法。

【0115】

実施形態２４
前記物品が、ガラス組成物を有する実質的に透明な基板を含み、前記厚さが約０．４ｍｍ〜１ｍｍの範囲にあることを特徴とする、実施形態２２又は２３に記載の方法。

【0116】

実施形態２５
前記第１のイオン交換温度が約４６０℃〜５２０℃の範囲にあり、前記第１のイオン交換持続時間が約３０分〜約５時間であることを特徴とする、実施形態２２〜２４のいずれかに記載の方法。

【0117】

実施形態２６
複数のイオン交換可能なアルカリ金属イオンを有する、ガラス、ガラスセラミック、又はセラミック組成物を有する物品であって、さらに、複数の主面、複数の側部エッジ、及び厚さによって画成される、物品を提供する工程、
各々が、前記イオン交換可能なアルカリ金属イオンのサイズよりも大きいサイズを有する、複数のイオン交換用アルカリ金属イオンを含む、第１のイオン交換浴を提供する工程、
各々が、前記イオン交換可能なアルカリ金属イオンのサイズよりも大きいサイズを有する、複数のイオン交換用アルカリ金属イオンを含む、第２のイオン交換浴を提供する工程、
第１のイオン交換温度及び持続時間で前記第１のイオン交換浴内に前記物品を沈漬させて、前記主面の１つから前記物品内の第１の選択された深さまで延在する初期圧縮応力領域を形成する工程、
前記初期圧縮応力領域を有する前記物品の前記側部エッジの各々をイオン交換バリア材料でマスキングする工程、
第２のイオン交換温度及び持続時間で前記第２のイオン交換浴内に前記マスキングされた物品を沈漬させて、前記主面の１つから前記物品内の第２の選択された深さまで延在する主圧縮領域を形成する工程、及び
前記物品から前記バリア材料を除去する工程
を含む、強化された物品の形成方法において、
前記物品がさらに、（ａ）前記主面及び前記エッジから２００μｍの深さに位置する境界から前記物品の重心まで延在する中央領域、及び（ｂ）前記物品の前記主面及び側部エッジ間に前記境界まで延在する外側領域を含み、かつ
さらに、前記外側領域内の張力下での最大主応力が、前記中央領域内の張力下での最大主応力の２倍以下である、
方法。

【0118】

実施形態２７
前記主圧縮応力領域の最大圧縮応力が約７００ＭＰａ以上であり、前記第２の選択された深さが、前記物品の前記厚さの約１％〜１０％であることを特徴とする、実施形態２６に記載の方法。

【0119】

実施形態２８
前記物品が、ガラス組成物を有する実質的に透明な基板を含み、前記厚さが、約０．４ｍｍ〜１ｍｍの範囲にあることを特徴とする、実施形態２６又は２７に記載の方法。

【0120】

実施形態２９
前記第１のイオン交換温度が約４００℃〜４５０℃の範囲にあり、前記第１のイオン交換持続時間が約３〜１５時間であり、さらに、前記第１のイオン交換浴が、１００％の溶融ＫＮＯ_３（質量による）を含むことを特徴とする、実施形態２６〜２８のいずれかに記載の方法。

【0121】

実施形態３０
前記第２のイオン交換温度が約４６０℃〜５２０℃の範囲にあり、前記第２のイオン交換持続時間が、約３０分〜約５時間であり、さらに、前記第２のイオン交換浴が、９７〜９９％の溶融ＫＮＯ_３及び１〜３％の溶融ＫＳＯ_４（質量による）を含むことを特徴とする、実施形態２６〜２９のいずれかに記載の方法。

【0122】

実施形態３１
複数のイオン交換可能なアルカリ金属イオンを有する、ガラス、ガラスセラミック、又はセラミック組成物を有する物品であって、さらに、複数の主面、複数の側部エッジ、及び厚さによって画成される、物品を提供する工程、
各々が、前記イオン交換可能なアルカリ金属イオンのサイズよりも大きいサイズを有する、複数のイオン交換用アルカリ金属イオンを含む、第１のイオン交換浴を提供する工程、
各々が、前記イオン交換可能なアルカリ金属イオンのサイズよりも大きいサイズを有する、複数のイオン交換用アルカリ金属イオンを含む、第２のイオン交換浴を提供する工程、
前記物品の前記側部エッジの各々をイオン交換バリア材料でマスキングする工程、
第１のイオン交換温度及び持続時間で前記第１のイオン交換浴内に前記マスキングされた物品を沈漬させて、前記主面の１つから前記物品内の第１の選択された深さまで延在する主圧縮応力領域を形成する工程、
前記主圧縮応力領域を有する前記物品から前記バリア材料を除去する工程、
前記主圧縮応力領域を有する前記物品の前記主面をイオン交換バリア材料でマスキングする工程、
第２のイオン交換温度及び持続時間で前記第２のイオン交換浴内に前記マスキングされた主面を有する前記物品を沈漬させて、前記エッジ及び隅部の各々から前記物品内の第２の選択された深さまで延在するエッジ圧縮応力領域を形成する工程、及び
前記エッジ圧縮応力領域を有する前記物品から前記バリア材料を除去する工程
を含む、強化された物品の形成方法において、
前記物品がさらに、（ａ）前記主面及び前記エッジから２００μｍの深さに位置する境界から前記物品の重心まで延在する中央領域、及び（ｂ）前記物品の前記主面及び側部エッジ間に前記境界まで延在する外側領域を含み、かつ
さらに、前記外側領域内の張力下での最大主応力が、前記中央領域内の張力下での最大主応力の２倍以下である、
方法。

【0123】

実施形態３２
前記主圧縮応力領域の最大圧縮応力が約７００ＭＰａ以上であり、前記第１の選択された深さが、前記物品の前記厚さの少なくとも１０％であることを特徴とする、実施形態３１に記載の方法。

【0124】

実施形態３３
前記物品が、ガラス組成物を有する実質的に透明な基板を含み、前記厚さが、約０．４ｍｍ〜１ｍｍの範囲にあることを特徴とする、実施形態３１又は３２に記載の方法。

【0125】

実施形態３４
前記第１のイオン交換温度が約４６０℃〜５２０℃の範囲にあり、前記第１のイオン交換持続時間が約３０分〜約５時間であり、さらに、前記第１のイオン交換浴が、９７〜９９％の溶融ＫＮＯ_３及び１〜３％の溶融ＫＳＯ_４（質量による）を含むことを特徴とする、実施形態３１〜３３のいずれかに記載の方法。

【0126】

実施形態３５
前記第２のイオン交換温度が約４６０℃〜５２０℃の範囲にあり、前記第２のイオン交換持続時間が約３０分〜約５時間であり、さらに、前記第２のイオン交換浴が、９７〜９９％の溶融ＫＮＯ_３及び１〜３％の溶融ＫＳＯ_４（質量による）を含むことを特徴とする、実施形態３１〜３４のいずれかに記載の方法。

【0127】

実施形態３６
前面、背面、及び側面を有する筐体、
少なくとも部分的に前記筐体の内部にある電気部品、
前記筐体の前記前面にあるか又は前記前面に隣接したディスプレイ、及び
前記ディスプレイ上に配置されたカバー基板であって、実施形態１に記載の物品を含む、カバー基板
を備えた、デバイス。

【0128】

実施形態３７
前面、背面、及び側面を有する筐体、
少なくとも部分的に前記筐体の内部にある電気部品、
前記筐体の前記前面にあるか又は前記前面に隣接したディスプレイ、及び
前記ディスプレイ上に配置されたカバー基板であって、実施形態８に記載の物品を含む、カバー基板
を備えた、デバイス。

【符号の説明】

【0129】

１２、１４ 主面
１２ａ、１４ａ ファセット面
２２、２４ 側面
３２、３４ 隅部
４２、４２ａ、４２ｂ、４４、４４ａ、４４ｂ エッジ／隅部
５０ （主）圧縮応力領域
５２ 第１の選択された深さ
５４ 厚さ
６０ エッジ圧縮応力領域
６２ 第２の選択された深さ
７０ 中央領域
７２、７２ａ、７２ｂ、７２ｃ 深さ
８０ 外側領域
９０ 物品
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ 強化された物品
８００ 消費者向け電子デバイス
８０２ 筐体
８０４ 前面
８０８ 側面
８１０ ディスプレイ
８１２ カバー基板
８１６ 背面

【図1】

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図3E】

【図3F】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図8A】

【図8B】