特許 7373397 熱膨張係数が低いイオン交換可能なガラス

(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】

(24)【登録日】2023-10-25

(45)【発行日】2023-11-02

(54)【発明の名称】熱膨張係数が低いイオン交換可能なガラス

(51)【国際特許分類】

   C03C 3/087 20060101AFI20231026BHJP

   C03C 21/00 20060101ALN20231026BHJP

【ＦＩ】

C03C3/087

C03C21/00 101

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019536183

(86)(22)【出願日】2018-01-05

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-01-30

(86)【国際出願番号】 US2018012528

(87)【国際公開番号】W WO2018129282

(87)【国際公開日】2018-07-12

【審査請求日】2021-01-05

(31)【優先権主張番号】62/443,918

(32)【優先日】2017-01-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】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】100123652

【弁理士】

【氏名又は名称】坂野 博行

(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】グロス，ティモシー マイケル

【審査官】酒井 英夫

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１６－５３８２２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／１４５６６１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１６－５２９１９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１５１３２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５２９１８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０６６９９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３４８２５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／１６８５２９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１３－５１３８６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００４／００５７７６９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１４－５２７０１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０３Ｃ １／００－１４／００，２１／００，

ＩＮＴＥＲＧＬＡＤ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガラス組成物において、
７２モル％から７７モル％のＳｉＯ_２、
８モル％から１２モル％のＡｌ_２Ｏ_３、
１０モル％から１４モル％のＮａ_２Ｏ、
０．０３モル％から４モル％のＭｇＯ、
０．０３モル％から５モル％のＣａＯ、
４モル％までのＺｎＯ、および
Ｐ_２Ｏ_５
を含み、
ＭｇＯのモル％＋ＣａＯのモル％＋ＺｎＯのモル％／（Ｎａ_２Ｏのモル％＋ＭｇＯのモル％＋ＣａＯのモル％＋ＺｎＯのモル％）の比が少なくとも０．２であり、
Ｋ_２Ｏ、Ｂ_２Ｏ_３、およびＬｉ_２Ｏを実質的に含まない、ガラス組成物。

【請求項2】

７２モル％から７５モル％のＳｉＯ_２、
９モル％から１１モル％のＡｌ_２Ｏ_３、および
１１モル％から１３モル％のＮａ_２Ｏ、
を含む、請求項１記載のガラス組成物。

【請求項3】

０．０１モル％から２モル％のＰ_２Ｏ_５を含む、請求項１記載のガラス組成物。

【請求項4】

ＲＯは、１種類以上の二価酸化物であり、
Ｒ _２ Ｏは、１種類以上のアルカリ酸化物であり、
ＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、またはＺｎＯであり、
Ｒ _２ Ｏは、Ｌｉ _２ Ｏ、Ｎａ _２ Ｏ、Ｋ _２ Ｏ、Ｒｂ _２ Ｏ、またはＣｓ _２ Ｏであり、
ＲＯのモル％／（Ｒ_２Ｏのモル％＋ＲＯのモル％）の比が、０．２から０．５の範囲にある、請求項１から３いずれか１項記載のガラス組成物。

【請求項5】

ガラス組成物において、
７２モル％から７７モル％のＳｉＯ_２、
８モル％から１２モル％のＡｌ_２Ｏ_３、
１０モル％から１４モル％のＮａ_２Ｏ、
０．０３モル％から４モル％のＭｇＯ、
０．０３モル％から５モル％のＣａＯ、
４モル％までのＺｎＯ、
０．０３モル％から２モル％のＰ_２Ｏ_５、および
０．０３モル％から０．０９モル％のＳｎＯ_２、
を含み、
ＭｇＯのモル％＋ＣａＯのモル％＋ＺｎＯのモル％／（Ｎａ_２Ｏのモル％＋ＭｇＯのモル％＋ＣａＯのモル％＋ＺｎＯのモル％）の比が、０．２から０．５の範囲にある、ガラス組成物。

【請求項6】

７２．１７モル％から７４．３７モル％のＳｉＯ_２、
９．９５モル％から１０．０４モル％のＡｌ_２Ｏ_３、
１０．５９モル％から１２．６９モル％のＮａ_２Ｏ、
０．０５モル％から３．０８モル％のＭｇＯ、
０．０３モル％から４．０４モル％のＣａＯ、
２．９４モル％までのＺｎＯ、
０．０３モル％から０．９６モル％のＰ_２Ｏ_５、および
０．０５モル％から０．０７モル％のＳｎＯ_２、
を含む、請求項５記載のガラス組成物。

【請求項7】

前記ガラス組成物が、以下の特徴の内の１つ以上を有する、請求項１から６いずれか１項記載のガラス組成物：（ｉ）７．５ｐｐｍ／℃未満の低温熱膨張係数（ＬＴＣＴＥ）；（ｉｉ）１８ｐｐｍ／℃未満の高温熱膨張係数（ＨＴＣＴＥ）；（ｉｉｉ）少なくとも２００，０００ポアズの液相粘度；（ｉｖ）２００，０００ポアズで少なくとも１１００℃の、または３５，０００ポアズで少なくとも１２００℃のガラス温度；および（ｖ）７９５℃未満の仮想温度Ｔ_ｆ。

【請求項8】

請求項１から７いずれか１項記載のガラス組成物から作られたガラス系物品。

【請求項9】

前記物品が、
前面、背面、および側面を有する筐体、
前記筐体内に少なくとも部分的に設けられた電気部品であって、少なくとも、制御装置、メモリ、および前記筐体の前面にまたはそれに隣接したディスプレイを含む電気部品、
力センサ、および
前記ディスプレイ上に配置された、請求項１から７いずれか１項記載のガラス組成物から作られた基板、
を備えた家庭用電子機器に用いられる請求項８記載のガラス系物品。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の説明】

【0001】

本出願は、その内容が依拠され、ここに全て引用される、２０１７年１月９日に出願された米国仮特許出願第６２／４４３９１８号の米国法典第３５編第１１９条の下での優先権の恩恵を主張するものである。

【技術分野】

【0002】

本開示は、広く、新規のガラス組成物およびそれを組み込んだガラス物品に関する。

【背景技術】

【0003】

薄いガラスおよび極薄ガラスには、半導体、光電子工学および消費家電用途、並びに自動車およびバイオテクノロジー産業用途を含む様々な用途がある。カバーガラス、ガラスバックプレーンなどのガラス物品が、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の消費者向けおよび商業用電子機器の両方に使用されている。

【0004】

ガラス物品は、その物品を様々な接触および衝撃に耐えるようにする強度の増強から恩恵を受けるであろう。多くのガラス物品にとって、機器が使用されているまたは輸送されているときに、偶発的な接触および衝撃が生じることがある。その上、あるガラス物品は「タッチ」機能を備え、これは、その物品と、使用者の指および／またはスタイラス器具を含む様々な物体との間の接触を伴う。

【発明の概要】

【0005】

いくつかの実施の形態において、ガラス組成物は、約７２モル％から約７７モル％のＳｉＯ_２、約８モル％から約１２モル％のＡｌ_２Ｏ_３、約１０モル％から約１４モル％の１種類以上のアルカリ酸化物Ｒ_２Ｏ、１種類以上の二価酸化物ＲＯ、およびＰ_２Ｏ_５を含み、ここで、Ｒ_２Ｏは、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｒｂ_２Ｏ、またはＣｓ_２Ｏであり、ＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、またはＺｎＯであり、ＲＯのモル％／（Ｒ_２Ｏのモル％＋ＲＯのモル％）の比が少なくとも約０．２、または約０．２と約０．５との間である。

【0006】

いくつかの実施の形態において、先の段落のいずれかの実施の形態は、約７２モル％から約７５モル％のＳｉＯ_２を含むガラス組成物をさらに含むことがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、約９モル％から約１１モル％のＡｌ_２Ｏ_３を含む。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物のアルカリ酸化物Ｒ_２Ｏは、約１１モル％から約１３モル％のＮａ_２Ｏを含む。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物の二価酸化物ＲＯは、約０．０３モル％から約４モル％のＭｇＯ、約０．０３モル％から約５モル％のＣａＯ、および約０．０３モル％から約４モル％のＺｎＯを含む。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、約０．０１モル％から約２モル％のＰ_２Ｏ_５を含む。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、Ｂｅ_２Ｏ_３および／またはＳｎＯ_２をさらに含む。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、Ｋ_２Ｏ、Ｂ_２Ｏ_３、および／またはＬｉ_２Ｏを実質的に含まない。

【0007】

いくつかの実施の形態において、本開示は、約７２モル％から約７７モル％のＳｉＯ_２、約８モル％から約１２モル％のＡｌ_２Ｏ_３、約１０モル％から約１４モル％のＮａ_２Ｏ、約０．０３モル％から約４モル％のＭｇＯ、約０．０３モル％から約５モル％のＣａＯ、約４モル％までのＺｎＯ、約０．０３モル％から約２モル％のＰ_２Ｏ_５、および約０．０３モル％から約０．０９モル％のＳｎＯ_２を含み、Ｎａ_２Ｏのモル％／（Ｎａ_２Ｏのモル％＋ＭｇＯのモル％＋ＣａＯのモル％＋ＺｎＯのモル％）の比が約０．２と約０．５との間にあるガラス組成物も提供する。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、Ｋ_２Ｏ、Ｂ_２Ｏ_３、および／またはＬｉ_２Ｏを実質的に含まない。

【0008】

ここに記載されたガラス組成物は、特定の性質によって特徴付けることができる。例えば、いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、以下の特徴の内の１つ以上を有する：（ｉ）７．５ｐｐｍ／℃未満の低温熱膨張係数（ＬＴＣＴＥ）；（ｉｉ）１８ｐｐｍ／℃未満の高温熱膨張係数（ＨＴＣＴＥ）；（ｉｉｉ）少なくとも２００，０００ポアズの液相粘度；（ｉｖ）２００，０００ポアズで少なくとも１１００℃の、または３５，０００ポアズで少なくとも１２００℃のガラス温度；および（ｖ）約７９５℃未満の仮想温度Ｔ_ｆ（ガラス組成物が約１０^１１ポアズの粘度を有する温度と等しい）。

【0009】

いくつかの実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、イオン交換で強化されている。いくつかの実施の形態において、本開示のイオン交換済み組成物は、（１）少なくとも１０マイクロメートル（例えば、約１５から約１００マイクロメートル）の圧縮層の深さ、および／または（２）少なくとも４５０ＭＰａ（例えば、約５５０ＭＰａから約６５０ＭＰａ）の圧縮強度を有する。

【0010】

本開示のいくつかの実施の形態は、ここに記載されたガラス組成物を含むガラス系物品に関する。いくつかの実施の形態において、そのガラス系物品は、３ｍｍまでのガラス厚を有する。いくつかの実施の形態において、そのガラス系物品は、消費者向け電子機器における力センサ基板である。

【0011】

本開示のいくつかの実施の形態は、ここに記載されたガラス組成物からガラスを調製する方法に関する。

【0012】

先の概要、並びに以下の実施の形態の詳細な説明は、添付図面と共に読んだときに、より良く理解されるであろう。説明目的のために、図面は、特定の実施の形態の使用を描写することがある。しかしながら、ここに記載された組成物および方法は、図面に描写されたまたは論じられた正確な実施の形態に限定されないことを理解すべきである。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本開示のガラス（ガラスＧ）が、基準のイオン交換されていないガラスのいずれのＨＴＣＴＥ値よりも低い、低ＨＴＣＴＥ値（１８ｐｐｍ／℃以下）を有することを示すグラフ

【図2A】ここに開示されたガラス物品のいずれかが組み込まれた例示の電子機器の平面図

【図2B】図２Ａの例示の電子機器の斜視図

【発明を実施するための形態】

【0014】

定義
「含む」、「含有する」などの非限定用語は、「含んでいる」ことを意味する。これらの非制限移行句は、追加の、列挙されていない要素または方法の工程を排除しない、要素、方法の工程などの非制限リストを導入するために使用される。

【0015】

本開示の要素または成分に先行する不定冠詞「ａ」および「ａｎ」は、例、すなわち、その要素または成分の存在の数に関して非制限的であることが意図されている。したがって、「ａ」または「ａｎ」は、１つまたは少なくとも１つを含むと読むべきであり、その要素または成分の単数形も、数が明白に単数であることを意味していない限り、複数も含む。

【0016】

ここに用いられているように、本開示に関連する値を修飾する「約」は、例えば、定期試験および取扱い；そのような試験および取扱いにおける不慮の誤差；本開示に使用される成分の製造、供給源、または純度における差などにより生じ得る数量のバラツキを称する。「約」という用語で修飾されているか否かにかかわらず、請求項は、列挙された数量の等価物を含む。いくつかの実施の形態において、「約」という用語は、報告された数値の±１０％以内を意味する。

【0017】

上限値と下限値を含む、数値の範囲がここに列挙されている場合、特定の状況でそうではないと述べられていない限り、その範囲は、その端点、およびその範囲内の全ての整数と分数を含むことが意図されている。請求項の範囲は、範囲を定義している場合、列挙された特定値に限定されることは意図されていない。さらに、量、濃度、もしくは他の値またはパラメータが、範囲、１つ以上の好ましい範囲、または好ましい上限値と好ましい下限値のリストとして与えられている場合、このことは、範囲の任意の上限値または好ましい値と、範囲の任意の下限値または好ましい値との任意の対から形成された全ての範囲を、そのような対が別々に開示されているか否かにかかわらず、具体的に開示していると理解されるべきである。最後に、ある値またはある範囲の端点を記載する上で、「約」という用語が使用されている場合、本開示は、称されているその特定の値または端点を含むと理解すべきである。数値または範囲の端点に「約」が付いていようとなかろうと、その数値または範囲の端点は、「約」で修飾されたもの、および「約」で修飾されていないものの２つの実施の形態を含むことが意図されている。

【0018】

ここに用いられているように、ガラス組成物中の成分（例えば、金属酸化物）を「実質的に含まない」とは、その成分が、その組成物に意図的に加えられていないが、その組成物は、それでも、その成分を非常に少量または微量、例えば、ガラス組成物中に０．５モル％以下、または０．１モル％以下、または０．０１モル％以下で含有することがあることを意味する。ここに記載されたガラス組成物中の成分（例えば、金属酸化物）を「実質的に含まない」という用語は、そのガラス組成物がその成分を含まないことも意味し得る。

【0019】

ここに用いられているように、「ガラス系物品」という用語は、全体的にまたは部分的にガラスから製造された任意の物体を含むように最も広い意味で使用される。いくつかの実施の形態において、そのガラス系物品は、非晶相および１つ以上の結晶層を有し得る。

【0020】

群が、複数の要素およびその組合せの群の少なくとも１つを含むと記載されているときはいつでも、その群は、個別、または互いとの組合せのいずれかで、列挙された要素のいくつを含んでも、いくつから実質的になっても、またはいくつからなってもよいと理解される。同様に、群が、複数の要素またはその組合せの群の少なくとも１つからなると記載されているときはいつでも、その群は、個別、または互いとの組合せのいずれかで、列挙された要素のいくつからなってもよいと理解される。特に明記のない限り、値の範囲は、列挙されている場合、その範囲の上限と下限の両方、並びにそれらの間の任意の部分的範囲を含む。特に明記のない限り、ここに記載された組成物の成分を含む全ての組成物および関係は、酸化物基準のモルパーセント（モル％）で表される。

【0021】

ここに用いられているように、「低温熱膨張係数」または「ＬＴＣＴＥ」は、約２０℃から約３００℃の温度範囲に亘るガラス組成物の平均線熱膨張係数を称し、ＡＳＴＭ Ｅ２２８－１１にしたがって、プッシュロッド膨張計を使用して決定される。

【0022】

ここに用いられているように、「高温熱膨張係数」または「ＨＴＣＴＥ」は、ガラス転移温度より上でのガラス組成物の熱膨張係数を称する。ＨＴＣＴＥは、温度の関数（ｘ軸）として瞬間ＣＴＥ（ｙ軸）をプロットすることによって決定され、ＨＴＣＴＥは、瞬間ＣＴＥ対温度の曲線の勾配が、著しい増加後にほぼゼロである（すなわち、曲線が水平状態になる）瞬間ＣＴＥの値である。瞬間ＣＴＥは、ＡＳＴＭ Ｅ２２８－１１に定義されている。瞬間ＣＴＥの測定は、歪みセンサとしての３Ｄデジタル画像相関法（ＤＩＣ）の使用に依存し、ＤＩＣの観察窓を備えた炉内で加熱が行われる。

【0023】

ここに用いられているように、「液相粘度」という用語は、液相温度での溶融ガラスの粘度を称し、ここで、液相温度は、溶融ガラスが溶融温度から冷めるときに結晶が最初に現れる温度、または温度を室温から上昇させるときに、一番最後の結晶が溶け去る温度を称する。液相粘度は、以下の方法によって決定される。最初に、「Standard Practice for Measurement of Liquidus Temperature of Glass by the Gradient Furnace Method」と題するＡＳＴＭ Ｃ８２９－８１（２０１５）にしたがって、ガラスの液相温度を測定する。次に、「Standard Practice for Measuring Viscosity of Glass Above the Softening Point」と題するＡＳＴＭ Ｃ９６５－９６（２０１２）にしたがって、液相温度でのガラスの粘度を測定する。

【0024】

ここに用いられているように、「仮想温度Ｔ_ｆ」という用語は、ガラス形成液体が約１０^１１ポアズの粘度を有する温度と等しい温度を称する。特定のガラスについて、仮想温度は、溶融状態からの冷却速度に応じて変動し得る。ガラス構造は、その特定の温度での熱処理により、新たな仮想温度まで緩和し得る。ガラスの仮想温度は、ここに全て引用される、「Unified approach for determining the enthalpic fictive temperature of glasses with arbitrary thermal history」（Journal of Non-Crystalline Solids 357 (2011) 3230-3236頁）に、Ｘｉａｏｊｕ Ｇｕｏ等に記載されたような、熱量測定法によって決定することができる。

【0025】

ここに用いられているように、「ジルコン分解温度」または「Ｔ^分解」という用語は、ジルコン－ガラス処理および製造における耐火材料として一般に使用される－が分解して、ジルコニアおよびシリカを形成する温度を称し、「ジルコン分解粘度」という用語は、Ｔ^分解でのガラスの粘度を称する。

【0026】

ここに用いられている「開示」または「本開示」という用語は、非限定用語であり、特定の開示のどの１つの実施の形態も称することは意図されないが、本出願に記載されたような全ての可能な実施の形態を包含する。

【0027】

ガラス物品を強化するために、熱強化および化学強化を含む様々な過程を使用することができる。化学強化としてはイオン交換が挙げられ、このイオン交換は、一般に、ガラス物品中のより小さいアルカリイオン（例えば、リチウムイオンおよび／またはナトリウムイオン）をより大きいアルカリイオン（カリウムイオンなど）と交換する工程を含む。したがって、イオン交換過程を促進させるために、そのようなガラス物品は、比較的高濃度のアルカリイオンを含むことができる。

【0028】

前記ガラス物品中にアルカリイオンが存在すると、そのガラス物品の平均熱膨張係数が上昇することがあり、それゆえ、そのガラス物品は、平均熱膨張係数が比較的低いガラス物品が望ましい用途に使用するには、適していないであろう。また、低温領域と高温領域の両方で熱膨張係数が高いと、薄いガラスを直接延伸するが、極めて困難になる。それゆえ、低温熱膨張係数（ＬＴＣＴＥ）および／または高温熱膨張係数（ＨＴＣＴＥ）を有する、化学強化できる代わりのガラス組成物、例えば、イオン交換可能なガラスが必要とされている。

【0029】

ガラス組成物
本開示は、フュージョン成形可能であり、ジルコン適合性であり、イオン交換可能であり、低温と高温の両方で低い熱膨張係数を有する、新規のガラス組成物を提供する。

【0030】

いくつかの実施の形態において、本開示は、約７２モル％から約７７モル％のＳｉＯ_２、約８モル％から約１２モル％のＡｌ_２Ｏ_３、約１０モル％から約１４モル％の１種類以上のアルカリ酸化物Ｒ_２Ｏ、１種類以上の二価酸化物ＲＯ、およびＰ_２Ｏ_５を含み、ここで、Ｒ_２Ｏは、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｒｂ_２Ｏ、またはＣｓ_２Ｏであり、ＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、またはＺｎＯである、ガラス組成物を提供する。

【0031】

ガラスの形成に関与する酸化物であるＳｉＯ_２は、ガラスの網目構造を安定化させる働きをする。本開示のガラス組成物は、約７２モル％から約７７モル％、およびそれらの間の全ての範囲と部分的範囲のＳｉＯ_２、例えば、約７２モル％から約７６．５モル％、約７２モル％から約７６モル％、約７２モル％から約７５．５モル％、約７２モル％から約７５モル％、約７２モル％から約７４．５モル％、約７２モル％から約７４モル％、約７２モル％から約７３．５モル％、約７２モル％から約７３モル％、または約７６．５モル％、約７６モル％、約７５．５モル％、約７５モル％、約７４．５モル％、約７４モル％、約７３．５モル％、約７３モル％、約７２．５モル％、または約７２モル％のＳｉＯ_２を含有する。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、約７２モル％から約７４．５モル％のＳｉＯ_２を含有する。

【0032】

Ａｌ_２Ｏ_３も、ガラス形成材の役割を果たす。Ａｌ_２Ｏ_３も、ＳｉＯ_２のように、四面体配位のために、ガラス網目構造に剛性を与えることができる。Ａｌ_２Ｏ_３は、ａ）最低限の液相温度を維持する、ｂ）熱膨張係数を低下させる、またはｃ）歪み点を上昇させることができる。他のガラス改質剤酸化物に対してＡｌ_２Ｏ_３の含有量を増加させると、一般に、密度の減少、熱膨張係数の減少、および耐久性の改善がもたらされる。本開示のガラス組成物は、約８モル％から約１２モル％、およびそれらの間の全ての範囲と部分的範囲のＡｌ_２Ｏ_３、例えば、約８モル％から約１１．５モル％、約８モル％から約１１モル％、約８モル％から約１０．５モル％、約８モル％から約１０モル％、約８モル％から約９．５モル％、約８モル％から約９モル％、約９モル％から約１１．５モル％、約９モル％から約１１モル％、または約８モル％、約８．２モル％から約８．４モル％、約８．６モル％から約８．８モル％、約９モル％、約９．２モル％、約９．４モル％、約９．６モル％、約９．８モル％、約１０モル％、約１０．２モル％、約１０．４モル％、約１０．６モル％、約１０．８モル％、約１１モル％、約１１．２モル％、約１１．４モル％、約１１．６モル％、約１１．８モル％、または約１２モル％のＡｌ_２Ｏ_３を含有する。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、約９．９モル％から約１０．１モル％のＡｌ_２Ｏ_３を含有する。

【0033】

本開示のガラス組成物は、約１０モル％から約１４モル％の１種類以上のアルカリ酸化物Ｒ_２Ｏを含有する；すなわち、Ｒ_２Ｏの合計は約１０モル％から約１４モル％である。ここに記載されているように、アルカリ酸化物は、ガラスまたはガラス系組成物中に存在し得るアルカリ金属酸化物の全ての形態を含む。アルカリ酸化物Ｒ_２Ｏは、ガラスの低い溶融温度および低い液相温度を達成するのに役立つ。Ｒ_２Ｏとしては、以下に限られないが、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｒｂ_２Ｏ、またはＣｓ_２Ｏが挙げられる。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、Ｎａ_２Ｏ、もしくはＬｉ_２ＯまたはＫ_２Ｏである１種類のアルカリ酸化物を含有する。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、２種類のアルカリ酸化物、例えば、Ｎａ_２ＯとＬｉ_２Ｏ、またはＮａ_２ＯとＫ_２Ｏ、またはＬｉ_２ＯとＫ_２Ｏを含有する。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、３種類のアルカリ酸化物、例えば、Ｎａ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏ、およびＫ_２Ｏを含有する。

【0034】

いくつかの実施の形態において、前記ガラス組成物は、約１０モル％から約１４モル％、およびそれらの間の全ての範囲と部分的範囲、例えば、１０モル％から約１３．５モル％、１０モル％から約１３モル％、１０モル％から約１２．５モル％、１０モル％から約１２モル％、１０モル％から約１１．５モル％、１０モル％から約１１モル％、約１１モル％から約１３モル％、約１２モル％から約１３モル％、または約１０モル％、約１０．２モル％、約１０．４モル％、約１０．６モル％、約１０．８モル％、約１２モル％、約１２．２モル％、約１２．４モル％、約１２．６モル％、約１２．８モル％、約１３モル％、約１３．２モル％、約１３．４モル％、約１３．６モル％、約１３．８モル％、または約１４モル％の量のＮａ_２Ｏを含有する。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、約１０．５モル％から約１２．７モル％のＮａ_２Ｏを含有する。

【0035】

本開示のガラス組成物は、１種類以上の二価酸化物ＲＯを含有し、この酸化物も、ガラスの溶融挙動を改善する。ＲＯとしては、以下に限られないが、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、またはＺｎＯが挙げられる。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、またはＺｎＯである１種類の二価酸化物を含有する。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、２種類の二価酸化物、ＭｇＯとＣａＯ、またはＭｇＯとＺｎＯ、またはＣａＯとＺｎＯを含有する。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、３種類の二価酸化物ＭｇＯ、ＣａＯおよびＺｎＯを含有する。

【0036】

ＭｇＯとＣａＯは、より高温でのガラスの粘度を低下させ、より低温でのガラスの粘度を上昇させるのに効果的である。それらは、溶融特性の改善および歪み点の上昇のために使用されることがある。しかしながら、ＭｇＯとＣａＯの両方が過剰な量で使用されると、ガラスの相分離および失透の傾向が上昇することがある。より小さい二価酸化物（例えば、ＭｇＯ、ＣａＯまたはＺｎＯ）は、一般に、より大きい二価酸化物（例えば、ＳｒＯ、またはＢａＯ）よりも、ガラスの圧縮応力を増加させるのに役立つ。それゆえ、ＭｇＯ、ＣａＯおよびＺｎＯは、アルカリ拡散性に対する悪影響を最小にしつつ、応力緩和の改善に関していくつかの利点を提供する。しかしながら、ガラス中のＭｇＯおよびＺｎＯの濃度が高い場合、それらは、それぞれ、フォルステライト（例えば、Ｍｇ_２ＳｉＯ_４）および亜鉛尖晶石（ＺｎＡｌ_２Ｏ_４）またはケイ酸亜鉛鉱（Ｚｎ_２ＳｉＯ_４）を形成する傾向があり、それゆえ、ＭｇＯおよびＺｎＯの含有量が特定のレベルより高い場合、ガラスの液相温度が非常に急上昇する。

【0037】

いくつかの実施の形態において、前記ガラス組成物は、約４モル％まで、例えば、約０．０３モル％から約４モル％、およびそれらの間の全ての範囲と部分的範囲の量のＭｇＯを含有する。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、約０．０３モル％から約３．５モル％、約０．０３モル％から約３モル％、約０．０３モル％から約２．５モル％、約０．０３モル％から約２モル％、約０．０３モル％から約１．５モル％、約０．０３モル％から約１モル％、約０．０３モル％から約０．５モル％、約０．０３モル％から約０．１モル％、約０．０５モル％から約４モル％、約０．０５モル％から約３モル％、約０．０５モル％から約２モル％、約１モル％から約４モル％、約１モル％から約３モル％、約１モル％から約２モル％、約２モル％から約３モル％、約２モル％から約４モル％、約３モル％から約４モル％の量のＭｇＯを含有する。

【0038】

いくつかの実施の形態において、前記ガラス組成物は、約５モル％まで、例えば、約０．０３モル％から約５モル％、およびそれらの間の全ての範囲と部分的範囲の量のＣａＯを含有する。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、約０．０３モル％から約４．５モル％、約０．０３モル％から約４モル％、約０．０３モル％から約３．５モル％、約０．０３モル％から約３モル％、約０．０３モル％から約２．５モル％、約０．０３モル％から約２モル％、約０．０３モル％から約１．５モル％、約０．０３モル％から約１モル％、約０．０３モル％から約０．５モル％、約０．０３モル％から約０．１モル％、約０．０５モル％から約５モル％、約０．０５モル％から約４モル％、約０．０５モル％から約３モル％、約０．０５モル％から約２モル％、約１モル％から約５モル％、約１モル％から約４モル％、約１モル％から約３モル％、約１モル％から約２モル％、約２モル％から約３モル％、約２モル％から約４モル％、約２モル％から約５モル％、約３モル％から約４モル％、または約３モル％から約５モル％の量のＣａＯを含有する。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、約４モル％まで、例えば、約３．５モル％まで、約３モル％まで、約２．５モル％まで、約２モル％まで、または約１．５モル％まで、もしくは約０．０３モル％から約４モル％、およびそれらの間の全ての範囲と部分的範囲の量のＺｎＯを含有する。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、約０．０３モル％から約３．５モル％、約０．０３モル％から約３モル％、約０．０３モル％から約２．５モル％、約０．０３モル％から約２モル％、約１モル％から約４モル％、約１モル％から約３．５モル％、約１モル％から約３モル％、約１モル％から約２．５モル％、約１モル％から約２モル％、約２モル％から約４モル％、約２モル％から約３モル％、約３モル％から約４モル％の量のＺｎＯを含有する。

【0039】

ここに記載されたガラス組成物は、Ｐ_２Ｏ_５も含有し、これは、アルカリ陽イオンの拡散性を改善し、イオン交換時間を減少させることができる。いくつかの実施の形態において、Ｐ_２Ｏ_５は、約０．０１モル％から約２モル％、およびそれらの間の全ての範囲と部分的範囲、例えば、約０．０１モル％から約１．５モル％、約０．０１モル％から約１モル％、約０．０３モル％から約２モル％、約０．０３モル％から約１．５モル％、または約０．０３モル％から約１モル％の量で存在する。

【0040】

いくつかの実施の形態において、本開示のガラス組成物は、Ｂｅ_２Ｏ_３および／またはＳｎＯ_２をさらに含み得る。いくつかの実施の形態において、Ｂｅ_２Ｏ_３またはＳｎＯ_２は、約０．１モル％まで、例えば、０．０３モル％から約０．１モル％、およびそれらの間の全ての範囲と部分的範囲の量で存在する。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、約０．０３モル％から約０．０９モル％、約０．０３モル％から約０．０８モル％、約０．０３モル％から約０．０７モル％、約０．０３モル％から約０．０６モル％、約０．０３モル％から約０．０５モル％、約０．０３モル％から約０．０４モル％、約０．０５モル％から約０．０９モル％、約０．０５モル％から約０．０８モル％、約０．０５モル％から約０．０７モル％、または約０．０５モル％から約０．０６モル％のＢｅ_２Ｏ_３および／またはＳｎＯ_２を含有する。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、約０．０４モル％、約０．０５モル％、０．０６モル％、約０．０７モル％、約０．０８モル％のＢｅ_２Ｏ_３および／またはＳｎＯ_２を含有する。

【0041】

いくつかの実施の形態において、前記ガラス組成物は、約７２モル％から約７５モル％のＳｉＯ_２、約９モル％から約１１モル％のＡｌ_２Ｏ_３、約１１モル％から約１３モル％のＮａ_２Ｏ、１種類以上の二価酸化物ＲＯ、およびＰ_２Ｏ_５を含み、ここで、ＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、またはＺｎＯである。

【0042】

いくつかの実施の形態において、前記ガラス組成物は、約７２モル％から約７７モル％のＳｉＯ_２、約８モル％から約１２モル％のＡｌ_２Ｏ_３、約１０モル％から約１４モル％のＮａ_２Ｏ、約０．０３モル％から約４モル％のＭｇＯ、約０．０３モル％から約５モル％のＣａＯ、約４モル％までのＺｎＯ、約０．０３モル％から約２モル％のＰ_２Ｏ_５、および約０．０３モル％から約０．０９モル％のＳｎＯ_２を含む。

【0043】

いくつかの実施の形態において、前記ガラス組成物は、約７２．１７モル％から約７４．３７モル％のＳｉＯ_２、約９．９５モル％から約１０．０４モル％のＡｌ_２Ｏ_３、約１０．５９モル％から約１２．６９モル％のＮａ_２Ｏ、約０．０５モル％から約３．０８モル％のＭｇＯ、約０．０３モル％から約４．０４モル％のＣａＯ、約２．９４モル％までのＺｎＯ、約０．０３モル％から約０．９６モル％のＰ_２Ｏ_５、および約０．０５モル％から約０．０７モル％のＳｎＯ_２を含む。

【0044】

いくつかの実施の形態において、前記ガラス組成物は、Ｋ_２Ｏ、Ｂ_２Ｏ_３、および／またはＬｉ_２Ｏを実質的に含まない。

【0045】

本開示のガラス組成物は、少なくとも約０．２、例えば、約０．２と約０．５の間、およびそれらの間の全ての範囲と部分的範囲のＲＯのモル％／（Ｒ_２Ｏのモル％＋ＲＯのモル％）の比を有する。いくつかの実施の形態において、ＲＯのモル％／（Ｒ_２Ｏのモル％＋ＲＯのモル％）の比は、約０．２、約０．２１、約０．２２、約０．２３、約０．２４、約０．２５、約０．２６、約０．２７、約０．２８、約０．２９、約０．３０、約０．３１、約０．３２、約０．３３、約０．３４、約０．３５、約０．３６、約０．３７、約０．３８、約０．３９、約０．４０、約０．４１、約０．４２、約０．４３、約０．４４、約０．４５、約０．４６、約０．４７、約０．４８、約０．４９、約０．５である。このＲＯのモル％／（Ｒ_２Ｏのモル％＋ＲＯのモル％）の比は、約０．２と約０．５の間に維持されることが都合よく、よって、改質剤酸化物のかなりの割合が二価酸化物である。二価酸化物改質剤が一価酸化物改質剤により置換される場合、高温と低温ＣＴＥの両方が上昇する。

【0046】

ガラス系物品の性質
ここに記載されたガラス組成物は、好ましい性質を有する。例えば、いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、１つ以上の特徴を示す：（ｉ）７．５ｐｐｍ／℃未満の低温熱膨張係数（ＬＴＣＴＥ）；（ｉｉ）１８ｐｐｍ／℃未満の高温熱膨張係数（ＨＴＣＴＥ）；（ｉｉｉ）少なくとも２００，０００ポアズの液相粘度；（ｉｖ）２００，０００ポアズで少なくとも１１００℃の、または３５，０００ポアズで少なくとも１２００℃のガラス温度；および（ｖ）約７９５℃未満の仮想温度Ｔ_ｆ。

【0047】

いくつかの実施の形態において、本開示は、低いＬＴＣＴＥを示すガラス組成物を提供する。いくつかの実施の形態において、ＬＴＣＴＥは、約７．５ｐｐｍ／℃未満、例えば、約７．４、７．３、７．２、７．１、７．０、６．９、６．８、６．７、６．６、または６．５ｐｐｍ／℃未満である。いくつかの実施の形態において、ＬＴＣＴＥは、約６．４から約７．５ｐｐｍ／℃未満、およびそれらの間の全ての範囲と部分的範囲、例えば、約６．４から約７．４ｐｐｍ／℃、または約６．４から約７．３ｐｐｍ／℃に及ぶ。

【0048】

いくつかの実施の形態において、本開示は、低いＨＴＣＴＥを示すガラス組成物も提供する。いくつかの実施の形態において、ＨＴＣＴＥは、約１８ｐｐｍ／℃未満、例えば、約１７．８、１７．６、１７．４、１７．２、１７．０、１６．８、１６．６、１６．４、１６．２、１６．０、または１５．８ｐｐｍ／℃未満である。いくつかの実施の形態において、ＨＴＣＴＥは、約１５．６から約１８ｐｐｍ／℃未満、およびそれらの間の全ての範囲と部分的範囲、例えば、約１５．６から約１７．８ｐｐｍ／℃、約１５．６から約１７．４ｐｐｍ／℃、または約１５．６から約１７．２ｐｐｍ／℃に及ぶ。

【0049】

これらの低いＬＴＣＴＥおよびＨＴＣＴＥ値は、より高いＬＴＣＴＥおよびＨＴＣＴＥ値を有するガラス組成物に対して、熱サイクルまたは熱応力条件に対するガラスのサバイバビリティーを改善する。

【0050】

いくつかの実施の形態において、本開示は、少なくとも約２００，０００ポアズ、例えば、少なくとも約３００，０００、４００，０００、５００，０００、６００，０００、７００，０００、８００，０００、９００，０００、１，０００，０００、２，０００，０００、３，０００，０００、または４，０００，０００ポアズの液相粘度を有するガラス組成物を提供する。いくつかの実施の形態において、その液相粘度は、約２００，０００ポアズから約４，２００，０００ポアズ、およびそれらの間の全ての範囲と部分的範囲に及ぶ。

【0051】

いくつかの実施の形態において、本開示は、２００，０００ポアズで少なくとも約１１００℃の、または３５，０００ポアズで少なくとも１２００℃のガラス温度を有するガラス組成物を提供する。いくつかの実施の形態において、そのガラス温度は、２００，０００ポアズで少なくとも約１１１０、１１２０、１１３０、１１４０、１１５０、１１６０、１１７０、１１８０、または１１９０℃；もしくは３５，０００ポアズで少なくとも約１２１０、１２２０、１２３０、１２４０、１２５０、１２６０、１２７０、１２８０、１２９０、１３００、または１３１０℃である。いくつかの実施の形態において、そのガラス温度は、２００，０００ポアズで約１１００℃から約１２００℃、およびそれらの間の全ての範囲と部分的範囲、または３５，０００ポアズで約１２００℃から約１３２０℃、およびそれらの間の全ての範囲と部分的範囲に及ぶ。いくつかの実施の形態において、本開示は、約７９５℃未満、例えば、約７３８から約７９３℃の仮想温度Ｔ_ｆを有するガラス組成物を提供する。いくつかの実施の形態において、その仮想温度は、約７９５、７９０、７８５、７８０、７７５、７７０、７６５、７６０、７５５、７５０、または７４５℃未満である。仮想温度は、ガラスの平衡構造の温度を記載するために使用される。ガラスが加熱され、十分に長期間に亘りある温度で保持された場合、そのガラスは、最終的に、その温度に対応する平衡構造を取るであろう。反対に、ガラスが遷移領域より高い温度から急冷された場合（あるガラス製造操作におけるように）、そのガラスは、この温度に典型的な特性を維持し、その場合、この温度がそのガラスの仮想温度になる。

【0052】

ガラスまたはガラス系物品の製造過程
本開示のガラスは、ダウンドロー可能である、すなわち、そのガラスは、以下に限られないが、ガラス製造の技術分野の当業者に公知のフュージョンドロー法およびスロットドロー法などのダウンドロー法を使用して、シートに形成することができる。このダウンドロー法は、平らなガラス、例えば、ディスプレイ用ガラスまたはイオン交換可能なガラスの大規模製造に使用される。

【0053】

フュージョンドロー法では、溶融ガラス原材料を受け容れるための通路を有する成形体が使用される。その通路は、通路の両側で通路の長さに沿って上部が開いた堰を有する。通路が溶融材料で満たされると、溶融ガラスは堰から溢れる。溶融ガラスは、重力のために、そのアイソパイプの外面を流下する。これらの外面は、延伸槽の下縁で接合するように、下方かつ内方に延在する。２つの流れるガラスの表面が、この下縁で接合して、融合し、１つの流れるシートを形成する。このフュージョンドロー法は、通路から溢れて流れる２つのガラス膜が互いに融合するので、結果として得られたガラスシートの外面のいずれも、装置のどの部分とも接触しないという利点を提示する。それゆえ、表面特性は、そのような接触の影響を受けない。

【0054】

本開示のガラス組成物は、７．５ｐｐｍ／℃未満の低温熱膨張係数（ＬＴＣＴＥ）、および１８ｐｐｍ／℃未満の高温熱膨張係数（ＨＴＣＴＥ）を有する。その上、そのガラス組成物は、フュージョン成形に好ましい粘度曲線を有する。詳しくは、２００，０００ポアズでの温度は１１００℃より高く、３５，０００ポアズでの温度は１２００℃より高く、液相粘度は２００，０００ポアズより大きく（例えば、ある実施の形態について、１，０００，０００ポアズより大きい）、ジルコン分解粘度は３５，０００ポアズ未満である。それゆえ、本開示のガラス組成物は、フュージョン成形可能であり、フュージョンドロー法に理想的に適しており、よって、薄いガラスシートを直接成形することができる。いくつかの実施の形態において、その薄いガラスシートは、約３ｍｍまで、およびそれらの間の全ての範囲と部分的範囲、例えば、約２ｍｍまで、または約１ｍｍまでの厚さを有し得る。いくつかの実施の形態において、薄いガラスシートは、約１０００マイクロメートル以下、約８００マイクロメートル以下、約６００マイクロメートル以下、約４００マイクロメートル以下、約２００マイクロメートル以下、例えば、約２０マイクロメートルと５００マイクロメートルの間、約５０マイクロメートルと４００マイクロメートルの間、または約５０、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０または４００マイクロメートルの厚さを有し得る。

【0055】

スロットドロー法は、フュージョンドロー法とは異なる。スロットドロー法において、溶融ガラス原材料は、導管に供給される。この導管の底部に、一方の寸法が他方の寸法より広い開いたスロットがあり、そのスロットの長さに及ぶノズルを有する。溶融ガラスは、スロット／ノズルを通って流れ、そこを通る連続シートとして下方に徐冷領域中へと延伸される。

【0056】

あるいは、本開示のガラスは、圧延、フロート法などの他の過程によって成形することもできる。

【0057】

本開示のガラスは、その機械的性質を強化するためにイオン交換可能である。典型的に、ガラスは、アルカリイオンの１種類以上の塩を含む塩浴中でイオン交換される。ガラス中に存在するより小さいアルカリイオン（例えば、リチウムまたはナトリウム）が、ナトリウム、カリウム、ルビジウムまたはセシウムなどの１種類以上のより大きいアルカリイオンを含有する溶融塩浴中でイオン交換され得る。イオン交換が、十分な時間に亘り歪み点よりはるかに低い温度で行われた場合、より大きいアルカリが塩浴からガラス表面中に移動し、より小さいイオンがガラスから出て塩浴中に移動する拡散プロファイルが形成される。ガラスが冷めるときに、より大きいイオン（例えば、カリウムイオン）がガラスを互いに圧縮し、損傷に対して丈夫な表面を形成する圧縮応力層を作り出す。イオン交換過程は、不利な環境条件に対してもガラスを保護するであろう。

【0058】

当業者には、ガラス中に存在するアルカリイオンをどの一価陽イオン（例えば、銅、銀、タリウムなど）で交換しても差し支えないことが理解されよう。これらの陽イオンは、照明のための色または光トラップのための屈折率が上昇した層の導入など、最終用途にとって潜在的価値のある属性も提供するであろう。

【0059】

いくつかの実施の形態において、様々な厚さを有する本開示のガラスは、それぞれ、４時間および８時間に亘り、１００％のＫＮＯ_３中において４１０℃でイオン交換することができる。例えば、本開示のガラス（厚さ０．４ｍｍ）は、６５０ＭＰａ超の、表面での圧縮応力、および２５マイクロメートル超の圧縮応力層の深さ（「圧縮深さ」または「ＤＯＣ」としても知られている）を有するようにイオン交換することができる。

【0060】

いくつかの実施の形態において、本開示のガラス（厚さ０．１ｍｍ）は、５５０ＭＰａ超の、表面での圧縮応力、および２０マイクロメートルの圧縮深さを有するようにイオン交換することができる、または４５０ＭＰａ超の、表面での圧縮応力、および１５マイクロメートルの圧縮深さを有するようにイオン交換することができる。

【0061】

圧縮応力（表面ＣＳを含む）は、有限会社折原製作所（日本国）により製造されているＦＳＭ－６０００などの市販の計器を使用して、表面応力計（ＦＳＭ）により測定される。表面応力測定は、ガラスの複屈折に関連する、応力光学係数（ＳＯＣ）の精密測定に依存する。次に、ＳＯＣは、その内容がここに全て引用される、「Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient」と題する、ＡＳＴＭ基準Ｃ７７０－１６に記載されている手順Ｃ（ガラスディスク法）にしたがって測定される。

【0062】

ここに用いられているように、ＤＯＣは、ここに記載された化学強化されたアルカリアルミノケイ酸塩ガラス物品における応力が圧縮から引張に変わる深さを意味する。ＤＯＣは、イオン交換処理に応じて、ＦＳＭにより、または散乱光偏光器（ＳＣＡＬＰ）により測定することができる。ガラス物品中の応力が、ガラス物品中へのカリウムイオンの交換により生じている場合、ＤＯＣを測定するために、ＦＳＭが使用される。応力が、ガラス物品中へのナトリウムイオンの交換により生じている場合、ＤＯＣを測定するために、ＳＣＡＬＰが使用される。ガラス物品中の応力が、ガラス中にカリウムイオンとナトリウムイオンの両方を交換することによって生じる場合、ＤＯＣはＳＣＡＬＰにより測定される。何故ならば、ナトリウムイオンの交換深さはＤＯＣを表し、カリウムイオンの交換深さは、圧縮応力の大きさの変化（圧縮から引張への応力の変化ではない）を表すと考えられるからである；そのようなガラス物品におけるカリウムイオンの交換深さは、ＦＳＭにより測定される。

【0063】

本開示は、ここに記載された方法のいずれによって製造されたガラス物品も提供する。一般に、製造されたこれらの製品は、ここに記載されたような物理的性質を共有する。

【0064】

用途
ここに記載されたガラスまたはガラス系物品には、様々な用途、例えば、高い破壊靭性を有する薄いガラスが望ましい用途があり得る。当業者には、ここに記載されたガラスまたはガラス系物品は、その特定の用途にしたがって、様々な形状、厚さなどを取ることができることが理解されよう。

【0065】

例えば、ここに開示されたガラスまたはガラス系物品は、ディスプレイを備えた物品（またはディスプレイ物品）（例えば、携帯電話、タブレット、コンピュータ、ラップトップ型コンピュータ、ナビゲーションシステムなどを含む家庭用電子機器）、建築物品、輸送物品（例えば、自動車、列車、航空機、船舶など）、電化製品、またはある程度の透明性、耐引掻性、耐摩耗性またはその組合せを必要とする任意の物品などの別の物品に組み込まれることがある。ここに開示されたガラスおよびガラス系物品のいずれかを組み込んだ例示の物品が、図２Ａおよび２Ｂに示されている。詳しくは、図２Ａおよび２Ｂは、前面１０４、背面１０６、および側面１０８を有する筐体１０２；その筐体内に少なくとも部分的に内部にあるまたは完全に中にある電気部品（図示せず）であって、少なくとも、制御装置、メモリ、および筐体の前面にまたはそれに隣接したディスプレイ１１０を含む電気部品；およびディスプレイ上にあるように、筐体の前面またはその上にあるカバー基板１１２を備えた家庭用電子機器１００を示している。いくつかの実施の形態において、カバー基板１１２は、ここに開示されたガラスおよびガラス系物品のいずれを含んでもよい。

【0066】

特別な用途の１つは、力センサ基板を備えた携帯型電子機器である。力センサの例が、例えば、米国特許出願公開第２００５／００４２０１２Ａ１号および同第２０１６／０１８８１０３Ａ１号の各明細書に記載されている。力センサは、ディスプレイ積層体に加えられる追加の層である。いくつかの実施の形態において、力センサは、カバー基板１１２の上または上面に配置することができる。他の実施の形態において、力センサは、カバー基板１１２の真下または下（例えば、カバー基板１１２とディスプレイ１１０の間）に配置することができる。力センサは追加の層であるので、より薄くより軽量の機器の一般的な傾向に適応するために、薄い必要がある。本開示は、力センサ用途に適した薄いまたは極薄のガラスシートを提供する。

【実施例】

【0067】

以下の実施例は、本開示の利点および特徴をさらに示し、本開示をそれに限定することは決して意図されていない。

【0068】

実施例１
ガラス組成物
本開示による１０個の例示の発明のガラス組成物（ガラスＡ～ガラスＪ）を調製した。各例示のガラス組成物の具体的な組成が、下記の表１に記載されている。

【0069】

各例示のガラス組成物のＬＴＣＴＥ値とＨＴＣＴＥ値、液相粘度、ガラス温度（それぞれ、２００，０００ポアズおよび３５，０００ポアズでの）、および仮想温度を決定し、表１に記載した。ＬＴＣＴＥ、ＨＴＣＴＥ、および仮想温度は、先に述べられた技術にしたがって測定した。それに加え、各例示のガラス組成物の密度、歪み点、徐冷点、軟化点、応力光学係数、屈折率、および他の性質も決定し、表１に記載した。密度は、ＡＳＴＭ Ｃ６９３－９３（２０１３）の浮力法を使用して決定した。歪み点および徐冷点は、ＡＳＴＭ Ｃ５９８－９３（２０１３）のビーム曲げ粘度法を使用して決定した。軟化点は、ＡＳＴＭ Ｃ１３５１Ｍ－９６（２０１２）の平行板粘度法を使用して決定した。

【0070】

【表1】

【0071】

実施例２
イオン交換されたガラス物品
表１の例示のガラスＡ～ガラスＪの各々のガラスサンプルを、それぞれ、４時間および８時間に亘り１００％のＫＮＯ_３浴中において４１０℃でイオン交換することによって化学強化して、サンプルの表面に圧縮応力層を生じさせた。ガラスの厚さは、０．１ｍｍから１．０ｍｍに及んだ。ガラスを熱処理して、１０^１１ポアズ温度と等しい仮想温度を設定した。イオン交換されたガラスの性質を決定し、下記の表２および３に記載した。

【0072】

表２に示されるように、イオン交換済みガラス（０．４ｍｍ厚、４時間に亘りイオン交換した）は、少なくとも７４５ＭＰａの表面圧縮応力および少なくとも２６マイクロメートルの圧縮層の深さを有した。

【0073】

表３に示されるように、イオン交換済みガラス（０．４ｍｍ厚、８時間に亘りイオン交換した）は、少なくとも６９９ＭＰａの表面圧縮応力および少なくとも３６マイクロメートルの圧縮層の深さを有した。

【0074】

当業者には、ガラス系物品の表面強度がより大きいことが望ましい場合、圧縮応力を改善するために、より短いイオン交換時間を使用できることが理解されるであろう。反対に、ガラス系物品の損傷抵抗がより大きいことが望ましい場合、圧縮層の深さを増加させるために、より長いイオン交換時間を使用できる。

【0075】

【表2】

【0076】

【表3】

【0077】

実施例３
ガラスＧ並びに下記の表４に列挙された１０個の基準ガラス組成物について、ＨＴＣＴＥを測定した。ＨＴＣＴＥは、先に記載したように測定した。ガラスＧおよび基準ガラス組成物１～１０について、温度の関数（ｘ軸）としての熱膨張係数（ｙ軸）のプロットが、図１に示されている。図１に示された曲線を得るために、７９０℃から４００℃まで、２℃／秒の速度でガラスを冷却した。図１から分かるように、ガラスＧは、最低のＨＴＣＴＥ（ＣＴＥが水平状態に達するＣＴＥ値）を有する。

【0078】

【表4】

【0079】

特定の実施の形態の先の記載は、本開示の一般概念から逸脱せずに、過度の実験を必要とせずに、当該技術内の知識を適用することによって、他者が、そのような特定の実施の形態を容易に改変できる、および／または様々な用途に適用できる、本開示の一般的性質を十分に公開する。したがって、そのような適用および改変は、ここに述べられた教示および指針に基づいて、開示された実施の形態の等価物の意味と範囲内であることが意図されている。用語法または専門用語は、限定ではなく、説明の目的であり、よって、本明細書の専門用語または用語法は、その教示および指針を考慮した当業者により解釈されるべきであると理解されよう。

【0080】

本開示の広さと範囲は、上述した例示の実施の形態のいずれによっても限定されるべきではない。

【0081】

ここに記載された様々な態様、実施の形態、および選択肢の全ては、任意と全てのバリエーションで組み合わせることができる。

【0082】

本明細書に述べられた全ての出版物、特許、および特許出願は、個々の出版物、特許、または特許出願が詳しく個別に、引用により含まれると示される程度まで、参照によりここに含まれる。

【0083】

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

【0084】

実施形態１
ガラス組成物において、
約７２モル％から約７７モル％のＳｉＯ_２、
約８モル％から約１２モル％のＡｌ_２Ｏ_３、
約１０モル％から約１４モル％の１種類以上のアルカリ酸化物Ｒ_２Ｏ、
１種類以上の二価酸化物ＲＯ、および
Ｐ_２Ｏ_５
を含み、
ここで、Ｒ_２Ｏは、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｒｂ_２Ｏ、またはＣｓ_２Ｏであり、
ＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、またはＺｎＯであり、
ＲＯのモル％／（Ｒ_２Ｏのモル％＋ＲＯのモル％）の比が少なくとも約０．２である、ガラス組成物。

【0085】

実施形態２
約７２モル％から約７５モル％のＳｉＯ_２、
約９モル％から約１１モル％のＡｌ_２Ｏ_３、および
約１１モル％から約１３モル％のＮａ_２Ｏ、
を含む、実施形態１に記載のガラス組成物。

【0086】

実施形態３
ＺｎＯをさらに含む、実施形態１または２に記載のガラス組成物。

【0087】

実施形態４
約０．０３モル％から約４モル％のＭｇＯ、
約０．０３モル％から約５モル％のＣａＯ、および
約０．０３モル％から約４モル％のＺｎＯ、
を含む、実施形態１または２に記載のガラス組成物。

【0088】

実施形態５
約０．０５モル％から約３モル％のＭｇＯ、
約０．０５モル％から約４モル％のＣａＯ、および
約０．０３モル％から約３モル％のＺｎＯ、
を含む、実施形態４に記載のガラス組成物。

【0089】

実施形態６
約０．０１モル％から約２モル％のＰ_２Ｏ_５を含む、実施形態１に記載のガラス組成物。

【0090】

実施形態７
Ｂｅ_２Ｏ_３および／またはＳｎＯ_２をさらに含む、実施形態１から６いずれか１つに記載のガラス組成物。

【0091】

実施形態８
約０．０３モル％から約０．０８モル％のＳｎＯ_２を含む、実施形態７に記載のガラス組成物。

【0092】

実施形態９
ＲＯのモル％／（Ｒ_２Ｏのモル％＋ＲＯのモル％）の比が、約０．２から約０．５の範囲にある、実施形態１から８いずれか１つに記載のガラス組成物。

【0093】

実施形態１０
ガラス組成物において、
約７２モル％から約７７モル％のＳｉＯ_２、
約８モル％から約１２モル％のＡｌ_２Ｏ_３、
約１０モル％から約１４モル％のＮａ_２Ｏ、
約０．０３モル％から約４モル％のＭｇＯ、
約０．０３モル％から約５モル％のＣａＯ、
約４モル％までのＺｎＯ、
約０．０３モル％から約２モル％のＰ_２Ｏ_５、および
約０．０３モル％から約０．０９モル％のＳｎＯ_２、
を含み、
Ｎａ_２Ｏのモル％／（Ｎａ_２Ｏのモル％＋ＭｇＯのモル％＋ＣａＯのモル％＋ＺｎＯのモル％）の比が、約０．２から約０．５の範囲にある、ガラス組成物。

【0094】

実施形態１１
約７２．１７モル％から約７４．３７モル％のＳｉＯ_２、
約９．９５モル％から約１０．０４モル％のＡｌ_２Ｏ_３、
約１０．５９モル％から約１２．６９モル％のＮａ_２Ｏ、
約０．０５モル％から約３．０８モル％のＭｇＯ、
約０．０３モル％から約４．０４モル％のＣａＯ、
約２．９４モル％までのＺｎＯ、
約０．０３モル％から約０．９６モル％のＰ_２Ｏ_５、および
約０．０５モル％から約０．０７モル％のＳｎＯ_２、
を含む、実施形態１０に記載のガラス組成物。

【0095】

実施形態１２
Ｋ_２Ｏ、Ｂ_２Ｏ_３、および／またはＬｉ_２Ｏを実質的に含まない、実施形態１から１１いずれか１つに記載のガラス組成物。

【0096】

実施形態１３
前記ガラス組成物が、以下の特徴の内の１つ以上を有する、実施形態１から１２いずれか１つに記載のガラス組成物：（ｉ）７．５ｐｐｍ／℃未満の低温熱膨張係数（ＬＴＣＴＥ）；（ｉｉ）１８ｐｐｍ／℃未満の高温熱膨張係数（ＨＴＣＴＥ）；（ｉｉｉ）少なくとも２００，０００ポアズの液相粘度；（ｉｖ）２００，０００ポアズで少なくとも１１００℃の、または３５，０００ポアズで少なくとも１２００℃のガラス温度；および（ｖ）約７９５℃未満の仮想温度Ｔ_ｆ。

【0097】

実施形態１４
イオン交換により強化されている、実施形態１から１２いずれか１つに記載のガラス組成物。

【0098】

実施形態１５
（１）少なくとも１０マイクロメートルの圧縮層の深さ、および／または（２）少なくとも４５０ＭＰａの圧縮強度を有する、実施形態１４に記載のガラス組成物。

【0099】

実施形態１６
（１）約１５から約１００マイクロメートルの圧縮層の深さ、および／または（２）約５５０ＭＰａから約６５０ＭＰａの圧縮強度を有する、実施形態１４または１５に記載のガラス組成物。

【0100】

実施形態１７
実施形態１から１６いずれか１つに記載のガラス組成物から作られたガラス系物品。

【0101】

実施形態１８
約３ｍｍまで、約２ｍｍまで、約１ｍｍまで、または約０．４ｍｍ以下の厚さを有する、実施形態１７に記載のガラス系物品。

【0102】

実施形態１９
前記物品が、
前面、背面、および側面を有する筐体、
前記筐体内に少なくとも部分的に設けられた電気部品であって、少なくとも、制御装置、メモリ、および前記筐体の前面にまたはそれに隣接したディスプレイを含む電気部品、
力センサ、および
前記ディスプレイ上に配置された、実施形態１から１６いずれか１つに記載のガラス組成物から作られた基板、
を備えた家庭用電子機器である、実施形態１８に記載のガラス系物品。

【符号の説明】

【0103】

１００ 家庭用電子機器
１０２ 筐体
１０４ 前面
１０６ 背面
１０８ 側面
１１０ ディスプレイ
１１２ カバー基板

【図1】

【図2A】

【図2B】