特許 7461910 非破砕性応力プロファイルを有するガラス

(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】2024-03-27

(45)【発行日】2024-04-04

(54)【発明の名称】非破砕性応力プロファイルを有するガラス

(51)【国際特許分類】

   C03C 21/00 20060101AFI20240328BHJP

【ＦＩ】

C03C21/00 101

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021078502

(22)【出願日】2021-05-06

(62)【分割の表示】P 2016574113の分割

【原出願日】2015-06-12

(65)【公開番号】P2021120349

(43)【公開日】2021-08-19

【審査請求日】2021-06-07

(31)【優先権主張番号】62/014,372

(32)【優先日】2014-06-19

(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

(72)【発明者】

【氏名】デリーナ ルシンダ ジャスティス ダッフィー

(72)【発明者】

【氏名】ロスティスラフ ヴァチェフ ルセフ

(72)【発明者】

【氏名】ヴィトル マリノ シュナイダー

(72)【発明者】

【氏名】クリスティ リン スミス

【審査官】青木 千歌子

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１７－５２３１１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／１２６３９４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１３／１３０６５３（ＷＯ，Ａ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０３Ｃ ２１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガラスの表面から圧縮の深さＤＯＣまで延在する圧縮層であって、最大圧縮応力ＣＳを有する圧縮層と、
前記ガラスの中心において最大物理的中心張力ＣＴを有する中心領域であって、前記中心から前記圧縮の深さまで外方向へ延在する中心領域と、
０．３ｍｍ～１．０ｍｍの範囲の厚さｔと、を有するガラスであって、
０．２・ｔ≧ＤＯＣ≧０．０８・ｔであり、
前記ガラスが、１２０Ｊ／ｍ^２・ｍｍ未満の平均弾性エネルギー密度を有し、
前記最大物理的中心張力ＣＴが、１０２．７ＭＰａ以下であり、
前記最大物理的中心張力ＣＴが、０．３ｍｍ≦ｔ≦０．５ｍｍである場合、０．６８１×（５７－９．０×ｌｎ（ｔ）＋４９．３×（ｌｎ（ｔ））^２）（ＭＰａ）より高く、
前記最大物理的中心張力ＣＴが、０．５ｍｍ＜ｔ≦０．７ｍｍである場合、０．７２８×（５７－９．０×ｌｎ（ｔ）＋４９．３×（ｌｎ（ｔ））^２）（ＭＰａ）より高く、かつ
前記最大物理的中心張力ＣＴが、０．７ｍｍ＜ｔ≦１．０ｍｍである場合、０．７５５×（－３８．７×ｌｎ（ｔ）＋４８．２）（ＭＰａ）より高い、
ことを特徴とする、ガラス。

【請求項2】

前記最大物理的中心張力ＣＴが、０．３ｍｍ≦ｔ≦０．５ｍｍである場合、０．７２８×（５７－９．０×ｌｎ（ｔ）＋４９．３×（ｌｎ（ｔ））^２）（ＭＰａ）より高く、
前記最大物理的中心張力ＣＴが、０．５ｍｍ＜ｔ≦０．７ｍｍである場合、０．７５１×（５７－９．０×ｌｎ（ｔ）＋４９．３×（ｌｎ（ｔ））^２）（ＭＰａ）より高く、かつ
前記最大物理的中心張力ＣＴが、０．７ｍｍ＜ｔ≦１．０ｍｍである場合、０．７６８×（－３８．７×ｌｎ（ｔ）＋４８．２）（ＭＰａ）より高い、
ことを特徴とする、請求項１に記載のガラス。

【請求項3】

前記ガラスが、イオン交換により強化されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のガラス。

【請求項4】

前記最大圧縮応力ＣＳが、少なくとも１５０ＭＰａであることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載のガラス。

【請求項5】

前記最大圧縮応力ＣＳが、２５０ＭＰａ未満であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のガラス。

【請求項6】

前記ガラスが、アルカリアルミノシリケートガラスであることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載のガラス。

【請求項7】

前記ガラスが、単位厚さあたり、式：

【数24】

で表される基準化された全エネルギーを有し、該基準化された全エネルギーが、３７．５×１０^３ＭＰａ^２μｍ以下であり、ここで、νはポアソン比、Ｅはヤング率、σは応力、ｘは深さを表すことを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載のガラス。

【請求項8】

圧縮層の深さＤＯＬが、ＤＯＬ＞０．１ｔであることを特徴とする、請求項７に記載のガラス。

【請求項9】

前記圧縮層の深さＤＯＬが、ＤＯＬ＞０．１５ｔであることを特徴とする、請求項８に記載のガラス。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の相互参照】

【0001】

本出願は、米国特許法第１１９条の下、２０１４年６月１９日出願の米国仮特許出願第６２／０１４３７２号からの優先権の利益を主張する。上記米国仮特許出願の内容は全体として依拠され、参照によって本明細書に組み込まれる。

【技術分野】

【0002】

本開示は、強化ガラスに関する。より特には、本開示は、破砕性挙動を示さない強化ガラスに関する。

【背景技術】

【0003】

化学強化ガラスは、モバイルデバイス、タッチ可能なディスプレイなどのためのカバーガラスとして広範囲に使用されている。一般に、非破砕性イオン交換ガラスは、高破砕性応力条件の特性を示す高断片化破損の自己促進による小ガラス片からの損傷のリスクを減らすため、タッチスクリーンデバイス用カバーガラスとして好ましい。そのような条件は、試料における過度の圧縮応力と中心張力との組合せの結果として、しばしば生じる。厚さ依存性最大中心張力（ＣＴ）に基づく非破砕性に関して最近開示された基準は、化学強化によって達成された圧縮層の深さ（ＤＯＬ）が試料の厚さより実質的に小さい場合においてのみ、比較的小さい厚さ（すなわち、＜０．８ｍｍ）に関して有効である。厚さに関して層の実質的により大きい深さのために。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

破砕性に達することなく実質的により高い中心張力が可能である領域において非破砕性挙動を示すガラスが提供される。この領域は、試料中の高い中心張力領域の存在にもかかわらず、ガラスを破砕性にすることなく、破損を起こす欠陥が抑制される圧縮の深さのより大きい拡張を可能にする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

深い圧縮層を有し、かつ破砕性挙動を示さない強化ガラス（すなわち、ガラスは非破砕性である）が提供される。このガラスは、表面から、ガラスの全厚さの少なくとも約０．０８％である圧縮の深さＤＯＣまで延在する表面圧縮層、ならびにＣＴ－ＣＳ≦３５０ＭＰａである圧縮応力ＣＳおよび物理的中心張力ＣＴを有する。

【0006】

したがって、本開示の一態様は、ガラスの表面から圧縮の深さＤＯＣまで延在する圧縮層と、最大圧縮応力ＣＳにおいて、ガラスの中心において最大物理的中心張力ＣＴを有し、中心から圧縮の深さまで外方向へ延在する中心領域と、約０．３ｍｍ～約１．０ｍｍの範囲の厚さｔを有するガラスにおいて、ＤＯＣ≧０．０８・ｔおよびＣＴ－ＣＳ≦３５０ＭＰａであるガラスを提供することである。

【0007】

本開示の第２の態様は、ガラスの表面から圧縮の深さＤＯＣまで延在する圧縮層と、最大圧縮応力ＣＳにおいて、ガラスの中心において最大物理的中心張力ＣＴを有し、ガラス中へ中心から圧縮の深さまで外方向へ延在する中心領域と、約０．３ｍｍ～約１．０ｍｍの範囲の厚さｔを有するガラスを提供することである。圧縮の深さＤＯＣは０．０８・ｔ以上であり、かつガラスは約２００Ｊ／ｍ^２・未満の平均弾性エネルギー密度を有する。

【0008】

本開示の第３の態様は、圧縮表面層が最大圧縮応力ＣＳを有する、ガラスの表面から圧縮の深さＤＯＣまで延在する圧縮層と、ガラスの中心において、最大物理的中心張力ＣＴを有する中心領域とを有するガラスを提供することである。中心領域は、ガラスの中心から圧縮の深さまで外方向へ延在する。ガラスは、約０．３ｍｍ～約１．０ｍｍの範囲の厚さｔを有し、ＤＯＣ≧０．０８・ｔおよびＣＴ－ＣＳ≦３５０ＭＰａである。物理的中心張力ＣＴは、０．３ｍｍ≦ｔ≦０．５ｍｍである場合、０．６８１×（５７－９．０×ｌｎ（ｔ）＋４９．３×（ｌｎ（ｔ））^２）より高い。物理的中心張力ＣＴは、０．５ｍｍ≦ｔ≦０．７ｍｍである場合、０．７２８×（５７－９．０×ｌｎ（ｔ）＋４９．３×（ｌｎ（ｔ））^２）より高い。物理的中心張力ＣＴは、０．７ｍｍ＜ｔ≦１．０ｍｍである場合、

より高い。

【0009】

本開示の第４の態様は、圧縮表面層が最大圧縮応力ＣＳを有する、ガラスの表面から圧縮の深さＤＯＣまで延在する圧縮層と、ガラスの中心において最大物理的中心張力ＣＴを有し、ガラスの中心から圧縮の深さまで外方向へ延在する中心領域とを有するガラスにおいて、２００Ｊ／ｍ^２・ｍｍ未満の平均弾性エネルギー密度および約０．３ｍｍ～約１．０ｍｍの範囲の厚さｔを有し、ＤＯＣ≧０．０８・ｔであるガラスを提供することである。０．３ｍｍ≦ｔ≦０．５ｍｍである場合、物理的中心張力ＣＴは、０．６８１×（５７－９．０×ｌｎ（ｔ）＋４９．３×（ｌｎ（ｔ））^２）より高い。０．５ｍｍ≦ｔ≦０．７ｍｍである場合、物理的中心張力ＣＴは、０．７２８×（５７－９．０×ｌｎ（ｔ）＋４９．３×（ｌｎ（ｔ））^２）より高く、かつ０．７ｍｍ＜ｔ≦１．０ｍｍである場合、物理的中心張力ＣＴは、

より高い。

【0010】

これらおよび他の態様、利点ならびに重要な特徴は、以下の詳細な説明、添付の図画および添付の請求の範囲から明白になるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、化学強化ガラス物品の概略的な断面図である。

【図2】図２は、線形拡散の誤差関数（ｅｒｆｃ）プロファイル特徴のための、近似的に採用されたＣＴ_Ａと算出された物理的中心張力ＣＴ（ＣＴ（ｅｒｆｃ））との比率のプロットである。

【図3】図３は、ＣＴ_１に関する破砕性限界ＣＴのプロットである。

【図4】図４は、ＣＴ_３に関する破砕性限界ＣＴのプロットである。

【図5】図５は、プリズム結合測定を介してＩＷＫＢベースのアルゴリズムによって抽出された横磁界（ＴＭ）および横電場（ＴＥ）指数プロファイルのプロットである。

【図6】図６は、５０重量％のＮａＮＯ_３および５０重量％のＫＮＯ_３を含有する浴において４４０℃において１７．７時間交換された厚さ０．４ｍｍのガラスの応力プロファイルのプロットである。

【図7】図７は、ＩＷＫＢ法を使用して抽出された応力プロファイルの一例のプロットである。

【図8】図８は、二重イオン交換された厚さ０．５５ｍｍのガラスの応力プロファイルのプロットである。

【図9】図９は、図８の二重イオン交換ガラス試料のＴＥおよびＴＭ指数プロファイルのプロットである。

【図10a】図１０ａは、１）断片化時に破砕性挙動を示す強化ガラス物品、および２）断片化時に非破砕性挙動を示す強化ガラス物品を示す写真である。

【図10b】図１０ｂは、断片化時に非破砕性挙動を示す強化ガラスシートを示す写真である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下の記載において、同様の参考特徴は、図面に示されるいくつかの図を通して、同様であるか、または対応する部分を指定する。「上部」、「底部」、「外方向」、「内方向」などの用語は、他に指定されない限り、便宜上の言葉であり、かつ制限用語として解釈されないことも理解される。加えて、要素の群の少なくとも１つおよびそれらの組合せを含んでなるものとして群が記載される場合はいつも、その群は、個々に、または互いに組み合わせて、記載されたそれらの要素のいずれかの数を含んでなり得るか、それから本質的になり得るか、またはそれからなり得ることは理解される。同様に、要素の群の少なくとも１つまたはそれらの組合せからなるものとして群が記載される場合はいつも、その群は、個々に、または互いに組み合わせて、記載されたそれらの要素のいずれかの数からなり得ることは理解される。他に指定されない限り、値の範囲が記載される場合、その範囲の上限および下限の両方、ならびにそれらの間のいずれの範囲も含む。本明細書で使用される場合、名詞は、他に指定されない限り、「少なくとも１つ」または「１つ以上」の対象を指す。本明細書および図面で開示された種々の特徴は、いずれかの、および全ての組合せで使用可能であることも理解される。

【0013】

本明細書で使用される場合、「ガラス物品」という用語は、完全に、または部分的にガラスから製造されたいずれの物体も含むように、その最も広い意味で使用される。他に指定されない限り、全ての組成物は、モルパーセント（モル％）で表される。

【0014】

「実質的」および「約」という用語は、本明細書において、いずれかの量的な比較、値、測定または他の表示に起因し得る固有の不確実度を表すために利用され得ることは指摘される。これらの用語は、本明細書において、問題となっている主題の基本的な機能の変化をもたらすことなく、量的な表示が、明記された参照と異なり得る度合いを表すためにも利用される。したがって、「実質的にＭｇＯを含まない」ガラスは、ＭｇＯがガラス中に積極的に添加またはバッチ処理されていないが、汚染物質として非常に少量で存在し得るガラスである。

【0015】

一般に図面、特に図１を参照すると、具体例は特定の実施形態を記載することを目的としており、本開示または添付の請求項をそれに限定するように意図されていないことは理解されるであろう。図画は必ずしも一定の比例に合っておらず、明快さおよび簡潔さのため、図画の特定の特徴および特定の図が、縮尺で、または概略的に誇張されて示されてもよい。

【0016】

本明細書で使用される場合、「層の深さ」および「ＤＯＬ」という用語は、ＦＳＭ－６０００などの商業的に入手可能な器具を使用する表面応力（ＦＳＭ）測定によって決定される圧縮層の深さを意味する。

【0017】

本明細書で使用される場合、「圧縮の深さ」および「ＤＯＣ」という用語は、ガラス内で応力が圧縮から引張応力へと変化する深さを示す。ＤＯＣにおいて、応力は、プラスの（圧縮）の応力からマイナスの（引張）応力まで交差し、したがって、ゼロの値を有する。

【0018】

当該技術分野において通常使用される規約によれば、圧縮は、マイナスの（＜０）応力として表され、張力はプラスの（＞０）応力として表される。しかしながら、本記載を通して、他に指定されない限り、本明細書に記載の圧縮応力プロファイルをより良好に視覚化するために、圧縮応力ＣＳはプラスまたは絶対値として表され、すなわち、本明細書に記載されるように、ＣＳ＝｜ＣＳ｜であり、かつ中心張力または引張応力は、マイナスの値として表される。

【0019】

イオン交換は、一般に、ガラスを化学強化するために使用される。１つの特定の例において、そのようなカチオン（例えば、溶融塩、または「イオン交換」浴）の供給源内のアルカリカチオンは、ガラス内のより小さいアルカリカチオンと交換され、ガラスの表面付近で圧縮応力下にある層（ＣＳ）を達成する。例えば、カチオン供給源からのカリウムイオンは、ガラス内でナトリウムイオンとしばしば交換される。圧縮層は、表面からガラス内の深さまで延在し、典型的に、表面において最大から、圧縮の深さＤＯＣにおいて０まで減少する。

【0020】

一実施形態において、本明細書に記載の強化ガラスは、少なくとも約１５０ＭＰａの最大圧縮応力を有し、いくつかの実施形態において、少なくとも約２００ＭＰａの最大圧縮応力を有する。特定の実施形態において、圧縮応力は、約２５０ＭＰａ未満である。

【0021】

平面イオン交換ガラス物品の断面概略図が図１に示される。ガラス物品１００は、厚さｔ、第１の表面１１０および第２の表面１１２を有する。図１に示された実施形態は、平坦な平面シートまたはプレートとしてガラス物品１００を描写するが、ガラス物品は、三次元形状または非平面構造などの他の構造を有してもよい。ガラス物品１００は、第１の表面１１０から圧縮の深さ（ＤＯＣ）ｄ_１まで、ガラス物品１００のバルク中に延在する第１の圧縮領域１２０を有する。図１に示された実施形態において、ガラス物品１００は、第２の表面１１２から第２の圧縮の深さ（ＤＯＣ）ｄ_２まで延在する第２の圧縮領域１２２を有する。ガラス物品１００は、ｄ_１からｄ_２まで延在する中心領域１３０も有する。中心領域１３０は、引張応力または物理的中心張力（ＣＴ）下にあり、これによって領域１２０および１２２の圧縮応力が釣り合っているか、または打ち消される。第１および第２の圧縮領域１２０、１２２の深さｄ_１、ｄ_２は、ガラス物品１００を、ガラス物品１００の第１および第２の表面１１０、１１２への急激な衝撃によって導入される欠陥の伝搬から保護し、一方、圧縮応力は、第１および第２の圧縮領域１２０、１２２の深さｄ_１、ｄ_２を通して浸入する欠陥の可能性を最小化する。

【0022】

いくつかの実施形態において、圧縮の深さＤＯＣは、ガラス物品の全厚さｔの少なくとも約８％であり、すなわち、ＤＯＣ≧０．８・ｔであり、かつ特定の実施形態において、厚さｔが０．７５ｍｍより大きい場合、ＤＯＣ≧０．８・ｔである。他の実施形態において、圧縮の深さＤＯＣは、厚さｔの少なくとも約９％であり（ＤＯＣ≧０．８・ｔ）、特定の実施形態において、厚さｔが０．５ｍｍより大きい場合、ＤＯＣ≧０．９・ｔである。

【0023】

圧縮応力ＣＳおよび層の深さＤＯＬは、当該技術分野において知られている手段を使用して測定される。そのような手段には、限定されないが、株式会社ルケオ（日本、東京）によって製造されるＦＳＭ－６０００などの市販品として入手可能な器具を使用する表面応力（ＦＳＭ）の測定などが含まれ、圧縮応力および層の深さの測定方法は、「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ Ｆｌａｔ Ｇｌａｓｓ」と題されたＡＳＴＭ １４２２Ｃ－９９、ならびに「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｎｏｎ－Ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ Ｐｈｏｔｏｅｌａｓｔｉｃ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｄｇｅ ａｎｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｔｒｅｓｓｅｓ ｉｎ Ａｎｎｅａｌｅｄ，Ｈｅａｔ－Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ，ａｎｄ Ｆｕｌｌｙ－Ｔｅｍｐｅｒｅｄ Ｆｌａｔ Ｇｌａｓｓ」と題されたＡＳＴＭ １２７９．１９７７９に記載されている。上記文献の内容は、全体として参照によって本明細書に組み込まれる。表面応力測定は、ガラスの複屈折と関係する応力光学係数（ＳＯＣ）の正確な測定に依拠する。ＳＯＣは、次に、繊維および４点曲げ法（これらの方法は両方とも「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｇｌａｓｓ Ｓｔｒｅｓｓ－Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ」と題されたＡＳＴＭ規格Ｃ７７０－９８（２００８）に記載され、その内容は全体として参照によって本明細書に組み込まれる）、ならびにバルクシリンダー法などの当該技術分野において既知の方法によって測定される。

【0024】

ＣＳおよび物理的中心張力ＣＴの間の関係は、いくつかの実施形態において、次式：

【0025】

【数1】

を近似し得る。式中、ｔは、マイクロメートル（μｍ）で表されるガラス物品の厚さである。本開示の様々な項目において、中心張力ＣＴおよび圧縮応力ＣＳは、本明細書中、メガパスカル（ＭＰａ）で表され、厚さｔはマイクロメートル（μｍ）またはミリメートル（ｍｍ）で表され、層の深さＤＯＬはマイクロメートル（μｍ）で表される。

【0026】

圧縮応力層がガラス内のより深い深さまで延在する強化ガラス物品に関して、ＦＳＭ技術は、観察されたＤＯＬ値に影響を与えるコントラストの課題を有し得る。より深いＤＯＬ値において、ＴＥおよびＴＭスペクトル間の不適切なコントラストがあり得、したがって、ＴＥおよびＴＭスペクトル間の差異の計算、ならびにＤＯＬの決定がより困難となり得る。さらに、ＦＳＭ技術は、圧縮応力プロファイル（すなわち、ガラス内の深さの関数としての圧縮応力の変動）を決定する能力がない。加えて、ＦＳＭ技術は、例えば、リチウムなどの特定の元素のイオン交換に起因する層の深さを決定する能力がない。

【0027】

強化ガラス物品の圧縮の深さ（ＤＯＣ）および圧縮応力プロファイルをより正確に決定するために、下記の技術が開発された。

【0028】

Ｒｏｓｔｉｓｌａｖ Ｖ．Ｒｏｕｓｓｅｖらによる２０１２年５月３日出願の「Ｓｙｓｔｅｍｓ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ Ｓｔｒｅｓｓ Ｐｒｏｆｉｌｅ ｏｆ Ｉｏｎ－Ｅｘｃｈａｎｇｅｄ Ｇｌａｓｓ（以後、「Ｒｏｕｓｓｅｖ Ｉ」と記載する）」と題された、２０１１年５月２５日出願の同タイトルの米国仮特許出願第６１／４８９，８００号明細書からの優先権を主張する米国特許出願第１３／４６３，３２２号明細書において、強化または化学強化ガラスの詳細かつ正確な応力プロファイル（深さの関数としての応力）を抽出するための２つの方法が開示されている。ＴＭおよびＴＥ偏光に関する結合光学モードのスペクトルを、プリズム結合技術によって収集し、全体として詳細かつ正確なＴＭおよびＴＥ屈折率プロファイルｎＴＭ（ｚ）およびｎＴＥ（ｚ）を得るために使用する。上記出願の内容は、参照によって全体として本明細書に組み込まれる。

【0029】

一実施形態において、詳細な指数プロファイルは、逆Ｗｅｎｔｚｅｌ－Ｋｒａｍｅｒｓ－Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ（ＩＷＫＢ）法を使用することによって、モードスペクトルから得られる。

【0030】

別の実施形態において、詳細な指数プロファイルは、指数プロファイルの形状を記載する前もって定められた関数形式の数値的に算出されたスペクトルに、測定されたモードスペクトルを適合して、適合度から関数形式のパラメーターを得ることによって得られる。詳細な応力プロファイルＳ（ｚ）は、応力光学係数（ＳＯＣ）の既知の値を使用することによって、回収したＴＭおよびＴＥ指数プロファイルの差異から算出される。

【0031】

【数2】

ＳＯＣの小さい値のため、いずれの深さｚにおける複屈折ｎ_ＴＭ（ｚ）－ｎ_ＴＥ（ｚ）は、指数ｎ_ＴＭ（ｚ）およびｎ_ＴＥ（ｚ）のわずかな部分である（典型的に１％程度）。測定されたモードスペクトル中のノイズのために有意に歪曲されていない応力プロファイルを得ることは、０．００００１ＲＩＵ程度の精度を有するモード有効指数の測定を必要とする。Ｒｏｕｓｓｅｖ Ｉに開示された方法は、モードスペクトルの回収されたＴＥおよびＴＭモードスペクトルまたはイメージにおけるノイズおよび／または乏しいコントラストにもかかわらず、測定されたモード指数に関するそのような高い精度を保証するために未加工のデータに適用された技術をさら含む。そのような技術には、サブピクセルの解像度を有するモードに対応する極限のポジションを見出すためのノイズ平均化、フィルタリングおよび曲線の当てはめが含まれる。

【0032】

同様に、Ｒｏｓｔｉｓｌａｖ Ｖ．Ｒｏｕｓｓｅｖらによる２０１３年９月２３日出願の「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ ｉｎ Ｇｌａｓｓ ａｎｄ Ｇｌａｓｓ－Ｃｅｒａｍｉｃｓ（以後、「Ｒｏｕｓｓｅｖ ＩＩ」）」と題された、２０１２年９月２８日出願の同タイトルの米国仮特許出願第６１／７０６，８９１号明細書からの優先権を主張する米国特許出願第１４／０３３，９５４号明細書は、不透明ガラスおよびガラスセラミックを含むガラスおよびガラスセラミックの表面において複屈折を光学的に測定するための装置および方法を開示している。モードの別々のスペクトルが確認されるＲｏｕｓｓｅｖ Ｉと異なり、Ｒｏｕｓｓｅｖ ＩＩで開示された方法は、測定のプリズム結合構成においてプリズム－試料表面によって反射されたＴＭおよびＴＥ光に関する角度強度分布の注意深い分析に依存する。上記出願の内容は、参照によって全体として本明細書に組み込まれる。

【0033】

したがって、反射された光学強度対角度の正確な分布は、別々のモードの位置のみが求められる従来のプリズム結合応力測定におけるよりも重要である。このため、Ｒｏｕｓｓｅｖ ＩおよびＲｏｕｓｓｅｖ ＩＩに開示される方法は、参照イメージまたはシグナルへの基準化、検出器の非線形性に対する補正、イメージノイズおよび斑点を減少するための複数のイメージの平均化および強度角度スペクトルをさらに平滑にするためのデジタルフィルタリングの適用を含む、強度スペクトルを基準化するための技術を含んでなる。加えて、１つの方法は、ＴＭおよびＴＥシグナルの間の形状の基本的な相違に関して修正するために基準化されるコントラストシグナルの形成を含む。上記方法は、ほぼ同一の２つのシグナルを達成し、最も急勾配の領域を含有するシグナルの部分を比較することによって、サブピクセル解像度によるそれらの相互置換を決定することに依存する。複屈折は、プリズム幾何学および指数、レンズの焦点距離および検出器のピクセル間隔を含む装置デッサンによって決定された係数による相互置換に比例している。応力は、測定された複屈折に、周知の応力光学係数を掛け算することによって決定される。

【0034】

別の開示された方法において、ＴＭおよびＴＥシグナルの導関数は、前記のシグナル調整技術のいくつかの組合せの適用後に決定される。ＴＭおよびＴＥシグナルの最大導関数の位置は、サブピクセル解像度によって得られ、かつ複屈折は、装置パラメーターによって前記の通り決定される係数によって、上記２つの最大限に間隔に比例する。

【0035】

正確な強度抽出のための必要条件と関連して、装置は、照明角均等性を改善するためのプリズム入口表面付近またはその上での光散乱表面（静的拡散器）、光源が干渉性または部分的に干渉性である場合に斑点減少のための移動拡散器、ならびに強度シグナルを歪める傾向のある寄生的バックグラウンドを減少させるためのプリズムのインプットおよびアウトプット小面の部分およびプリズムの側小面における光吸収コーティングの使用などのいくつかの改良を含んでなる。加えて、装置は、不透明材料の測定を可能にするために赤外線の光源を含み得る。

【0036】

さらに、Ｒｏｕｓｓｅｖ ＩＩは、研究試料の波長範囲および減衰定数を開示し、測定は、記載された方法および装置改良によって可能である。この範囲は、α_ｓλ＜２５０πσ_ｓによって定義され、α_ｓは、測定波長λにおける光学減衰定数であり、σ_ｓは、実用化のために典型的に必要とされる精度で測定される応力の期待値である。この広い範囲は、大きい光学減衰のため以前から既存の測定方法が適用不可能であった波長において、実際に重要な測定が得られることを可能にする。例えば、ＲｏｕｓｓｅｖＩＩは、減衰が約３０ｄＢ／ｍｍより大きい波長１５５０ｎｍにおいての乳白色ガラス－セラミックの応力誘発性複屈折の成功した測定を開示する。

【0037】

より深いＤＯＬ値においてＦＳＭ技術にいくつかの問題があることが上記で指摘されたが、ＦＳＭは、なお、＋／－２０％までの誤差範囲がより深いＤＯＬ値において可能であるという了解で利用され得る有益な従来技術である。「圧縮の深さ」および「ＤＯＣ」という用語が、Ｒｏｕｓｓｅｖ ＩおよびＩＩに記載される方法によって決定された圧縮層の深さを意味するのに対して、「層の深さ」および「ＤＯＬ」という用語は、本明細書で使用される場合、ＦＳＭ技術を使用して計算されたＤＯＬ値を意味する。

【0038】

上記の通り、ガラス物品は、イオン交換によって化学強化されていてもよい。このプロセスにおいて、ガラスの表面においてか、またはその付近におけるイオンは、同一原子価または酸化状態を有するより大きいイオンによって置き換えられるか、あるいはそれらと交換される。ガラス物品がアルカリアルミノシリケートガラスを含んでなるか、またはそれから本質的になるか、またはそれからなる実施形態において、ガラスの表面層のイオンおよびより大きいイオンは、Ｌｉ^＋（ガラスに存在する場合）、Ｎａ^＋、Ｋ^＋、Ｒｂ^＋およびＣｓ^＋などの一価のアルカリ金属カチオンである。あるいは、表面層の一価カチオンは、Ａｇ^＋などアルカリ金属カチオン以外の一価カチオンによって置換されてもよい。

【0039】

イオン交換プロセスは、典型的に、ガラス中でより小さいイオンと交換されるより大きいイオンを含有する溶融塩浴にガラス物品を浸漬することによって実行される。限定されないが、浴組成および温度、浸漬時間、塩浴（または浴）中のガラスの浸漬数、複数の塩浴の使用、焼きなまし、洗浄などの追加ステップなどを含むイオン交換プロセスのパラメーターは、一般に、強化操作から得られるガラスの組成ならびに所望の層の深さおよび圧縮応力によって決定される。例として、アルカリを金属含有ガラスのイオン交換は、限定されないが、より大きいアルカリ金属イオンの硝酸塩、硫酸塩および塩化物などの塩を含有する少なくとも１種の溶融浴における浸漬によって達成され得る。溶融塩浴の温度は、典型的に約３８０℃～約４５０℃の範囲であるが、浸漬時間は約１５分～約４０時間の範囲である。しかしながら、上記とは異なる温度および浸漬時間も使用されてよい。

【0040】

加えて、ガラス基体が複数のイオン交換浴に浸漬され、浸漬間に洗浄および／または焼きなましステップが行われるイオン交換プロセスの非限定的な例は、異なる濃度の塩浴中での複数回の連続的なイオン交換処理における浸漬によってガラス基体が強化される、２００８年７月１１日出願の米国仮特許出願第６１／０７９，９９５号明細書からの優先権を主張する、Ｄｏｕｇｌａｓ Ｃ．Ａｌｌａｎらによる「Ｇｌａｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ Ｓｕｒｆａｃｅ ｆｏｒ Ｃｏｎｓｕｍｅｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」と題された２０１３年１０月２２日発行の米国特許第８，５６１，４２９号明細書、およびガラス基体が、流出イオンによって希釈された第１の浴中でのイオン交換、それに続いて、第１の浴よりも低い流出イオン濃度を有する第２の浴中での浸漬によって強化される、２００８年７月２９日出願の米国仮特許出願第６１／０８４，３９８号明細書からの優先権を主張する、Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ Ｍ．Ｌｅｅらによる「Ｄｕａｌ Ｓｔａｇｅ Ｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ ｆｏｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｏｆ Ｇｌａｓｓ」と題された２０１２年１１月２０日発行の米国特許第８，３１２，７３９号明細書に記載されている。米国特許第８，５６１，４２９号明細書および同第８，３１２，７３９号明細書の内容は、全体として参照によって本明細書に組み込まれる。

【0041】

圧縮応力は、外側領域が複数の第２の金属イオンを含んでなるように、ガラス物品の外側領域中の複数の第１の金属イオンが複数の第２の金属イオンと交換される前に、例えば、本明細書に上記されたイオン交換プロセスによって、ガラス物品を化学強化することによって生じる。第１の金属イオンのそれぞれが第１のイオン半径を有し、第２のアルカリ金属イオンのそれぞれが第２のイオン半径を有する。第２のイオン半径は第１のイオン半径より大きく、かつ外側領域中のより大きい第２のアルカリ金属イオンの存在が、外側領域において圧縮応力を生じる。

【0042】

第１の金属イオンおよび第２の金属イオンの少なくとも１種は、アルカリ金属のイオンである。第１のイオンは、リチウム、ナトリウム、カリウムおよびルビジウムのイオンであってよい。第２の金属イオンは、第２のアルカリ金属イオンが、第１のアルカリ金属イオンのイオン半径より大きいイオン半径を有するという条件で、ナトリウム、カリウム、ルビジウムおよびセシウムの１種のイオンであってよい。

【0043】

本明細書には、モバイル電子デバイスおよびタッチ可能ディスプレイ用カバーガラスとして使用されるＣｏｒｎｉｎｇ Ｇｏｒｉｌｌａ（登録商標）ガラスなどの化学強化ガラスが記載される。特に化学強化ガラスの開発は、デバイスが硬質の粗い表面に落下した時に、爆発性または破砕性ガラス破壊の確率限界を低下させるのを助ける、より大きい圧縮層の深差を有する応力プロファイルに焦点を合わせている。このような破壊が、ガラスにおける過度の圧縮応力および中心張力の組合せの結果として生じた高度破砕性応力条件の特徴である高度に断片的な破壊の自己促進により、実質的な運動エネルギーを有するガラス片を放出する。

【0044】

破砕性挙動は、複数の小片（例えば、≦１ｍｍ）への強化ガラス物品（例えば、プレートまたはシート）の破壊；ガラス物品の単位面積あたり形成した断片の数；ガラス物品における初期亀裂からの複数の亀裂分岐；初期位置から指定された間隔（例えば、約ｃｍまたは約２インチ）での少なくとも一断片の激しい放出；ならびに上記破壊（サイズおよび密度）、亀裂および放出挙動のいずれかの組合せの少なくとも１つによって特徴づけられる。本明細書で使用される場合、「破砕性動作」および「破砕性」という用語は、コーティング、接着層などのいずれの外部的制限も欠く強化ガラス物品の激しいか、または精力的な断片化のそれらのモードを示す。コーティング、接着層などは、本明細書に記載される強化ガラス物品と関連して使用され得るが、そのような外部的制限は、ガラス物品の破砕性または破砕性動作の決定において使用されない。

【0045】

鋭い圧子による点衝撃上の強化ガラス物品の破砕性挙動および非破砕性挙動の例を図１０ａおよび１０ｂに示す。破砕性挙動を決定するために使用される点衝撃試験は、強化ガラス物品内に存在する内部貯蔵エネルギーを放出するためにちょうど十分な力によってガラス物品の表面に送達される装置を含む。すなわち、点衝撃力は、強化ガラスシートの表面において少なくとも１つの新しい亀裂を生じ、中心的な表面張力ＣＴの下にある領域の中に圧縮応力ＣＳ領域（すなわち、層の深さ）を通して亀裂を延長するのに十分である。強化ガラスシートにおいて亀裂を生じるか、または活性化するために必要な衝撃エネルギーは、物品の圧縮応力ＣＳおよびの層の深さＤＯＬ次第であり、したがって、シートが強化される条件（すなわち、イオン交換によってガラスを強化するために使用された条件）次第である。さもなければ、図１０ａおよび１０ｂで示されるそれぞれのイオン交換ガラスプレートに、内部領域が引張応力下にある状態でプレートの内部領域内に亀裂を伝搬させるために十分な鋭いダーツ圧子（例えば、ＳｉＣ圧子）との接触を受けさせた。ガラスプレートに適用された力は、内部領域の開始に達するためにちょうど十分であったため、亀裂を生じるエネルギーは、外部表面上のダーツ衝撃の力からではなく、内部領域の引張応力から発生した。放出度は、例えば、グリッド上でガラス試料を中心に配置し、試料に衝撃を加えて、グリッドを使用して個々の片の放出距離を測定維することによって決定され得る。

【0046】

図１０ａを参照すると、ガラスプレートａは、破砕性であると分類することができる。特に、ガラスプレートａは、複数の小片へと断片化し、それは放出され、小片を生じる初期亀裂からの高い亀裂分岐度を示した。断片の約５０％は径が１ｍｍ未満であり、これは、初期亀裂から分岐した約８～１０の亀裂であると推定される。また、図１０ａからわかるように、ガラス片は、初期ガラスプレートから約５ｃｍ放出した。上記の３つの基準（すなわち、複数の亀裂分岐、放出および極度の断片化）のいずれかを示すガラス物品は、破砕性であるとして分類される。例えば、ガラスが単独で過度の分岐を示すが、上記のように放出または極度の断片化を示さない場合も、ガラスは破砕性であると特徴づけられる。

【0047】

ガラスプレートｂ、ｃ（図１０ｂ）およびｄ（図１０ａ）は、破砕性ではないものとして分類される。これらの試料のそれぞれにおいて、ガラスシートは少数の大きい片へと破断した。例えば、ガラスプレートｂ（図１０ｂ）は、亀裂分岐のない２つの大きい片へと破断し；ガラスプレートｃ（図１０ｂ）は、初期亀裂からの２つの亀裂分岐によって４片に破断し；ガラスプレートｄ（図１０ａ）は、初期亀裂からの２つの亀裂分岐によって４片に破断した。放出断片の欠如（すなわち、それらの初期位置から２インチ（５．０８ｃｍ）より遠くへ強力に放出されたガラス片がないこと）、１ｍｍ以上の径の目に見える断片がないこと、および最小量の亀裂分岐が観察されたことに基づき、試料ｂ、ｃおよびｄは、非破砕性または実質的に非破砕性であると分類される。

【0048】

上記に基づき、破砕性指数（表１）は、別の物体による衝撃時のガラス、ガラスセラミックおよび／またはセラミック物品の破砕性または非破砕性挙動の度合いを数量化するために構成されることができる。指数は、非破砕性挙動の１から、高度破砕性挙動の５までの範囲にあり、異なるレベルの破砕性または非破砕性を説明するために割り当てられる。指数を使用して、破砕性を多数のパラメーターに関して特徴づけることができる：１）１ｍｍ未満の直径（すなわち、最大寸法）を有する断片の群のパーセンテージ（表１の「断片径」）；２）試料の単位面積（この場合、１ｃｍ^２）あたり形成された断片の数（表１の「断片密度」）；３）衝撃時に形成された初期亀裂からの亀裂分岐の数（表１の「亀裂分岐」）；ならびに４）それらの初期位置から約５ｃｍ（または約２インチ）より遠く、衝撃時に放出される断片の群のパーセンテージ（表１の「放出」）。

【0049】

【表1】

物品が、特定の指数値と関連する基準の少なくとも１つを満たす場合、ガラス物品に破砕性指数が割り当てられる。あるいは、ガラス物品が、破砕性の２つの特定のレベルの間の基準を満たす場合、物品には、破砕性指数範囲（例えば、２～３の破砕性指数）が割り当てられ得る。ガラス物品は、表１で記載された個別の基準から決定されるように、破砕性指数の最高値が割り当てられ得る。多くの場合、表１に記載される、それらの初期位置から５ｃｍより遠く離れて放出される断片の断片密度またはパーセンテージなどの基準のそれぞれの値を確かめることはできない。したがって、種々の基準は、１つの基準レベルに含まれるガラス物品に、対応する破砕性度および破砕性指数が割り当てられるように、破砕性挙動および破砕性指数の個々の代わりの測定として考慮される。表１に記載される４つの基準のいずれかに基づく破砕性指数が３以上である場合、ガラス物品は破砕性であるとして分類される。

【0050】

上記破砕性指数を、図１０ａおよび１０ｂに示される試料に適用すると、ガラスプレートａは、複数の小片へと断片化し、それは放出され、小片を生じる初期亀裂からの高い亀裂分岐度を示した。断片の約５０％は径が１ｍｍ未満であり、これは、初期亀裂から分岐した約８～１０の亀裂であると推定される。表１で記載された基準に基づき、ガラスプレートａは、約４～５の破砕性指数を有し、中から高度の破砕性度を有するものとして分類される。

【0051】

３未満の破砕性指数（低破砕性）を有するガラス物品は、非破砕性または実質的に非破砕性であると考えられ得る。ガラスプレートｂ、ｃおよびｄは、それぞれ、１ｍｍ未満の直径を有する断片、衝撃時に形成された初期亀裂からの複数の分岐、およびそれらの初期位置から５ｃｍより遠く離れて放出された断片が欠如する。ガラスプレートｂ、ｃおよびｄは、非破砕性であり、したがって、１の破砕性指数を有する（破砕性ではない）。

【0052】

上記の通り、図１０ａおよび１０ｂにおいて破砕性挙動を示したガラスプレートａと、非破砕性挙動を示したガラスプレートｂ、ｃおよびｄとの間の挙動において観察された差異は、試験された試料間での中心張力ＣＴにおける差異に起因する可能性がある。そのような破砕性挙動の可能性は、携帯電話、娯楽デバイスなどのポータブルまたはモバイル電子デバイス用、ならびにラップトップコンピュータなどの情報端末機（ＩＴ）デバイス用ディスプレイ用のカバープレートまたはウィンドウなどの様々なガラス製品を設計することの１つの理由である。さらに、ガラス物品へと設計することができるか、またはガラス物品に提供することができる圧縮層の深さＤＯＬおよび圧縮応力ＣＳの最大値は、そのような破砕性挙動によって制限される。

【0053】

したがって、本明細書に記載される強化ガラス物品は、いくつかの実施形態において、強化ガラス物品を破断するために十分な点衝撃を受ける場合、３未満の破砕性指数を示す。他の実施形態において、非破砕性強化ガラス物品は、２未満または１未満の破砕性指数を達成し得る。

【0054】

厚さ依存性最大物理的中心張力ＣＴに基づく非破砕性に関して最近開示された基準は、化学強化の層の深さ（ＤＯＬ）が試料の厚さより実質的に小さい（すなわち、ＤＯＬ＜０．１ｔ）場合のみ、比較的小さい厚さ（すなわち、＜０．８ｍｍ）に関して有効である。本明細書に記載されるように、ＤＯＬが全体的な厚さｔのより大きい割合を構成する場合、ガラスの破砕性限界に達することなく、以前に開示されたものよりも実質的に高い中心張力が可能である。非破砕性のこの追加領域は、試料内での高い中心張力の発達にもかかわらず、ガラスを破砕性にさせることなく、圧縮の深さのさらなる拡大を可能にする。圧縮層の深さの増加によって、より深い破損を起こす欠陥の抑制が可能となる。

【0055】

本発明の一態様において、破砕性に達することなくＤＯＬの未確定の増加を可能にするＣＳおよびＣＴの合計の上限が開示され、これには、中心張力ＣＴが、Ｋｒｉｓｔｅｎ Ｂａｒｅｆｏｏｔらによる２０１３年４月９日発行の「Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ Ｇｌａｓｓ Ａｒｔｉｃｌｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ」と題された最近の特許出願、米国特許第８，４１５，０１３号明細書（以後、「Ｂａｒｅｆｏｏｔ Ｉ」と記載される）に開示される最近既知のＣＴ破砕性限界よりも非常に実質的に高く増加する場合が含まれる。

【0056】

一態様において、ＣＳおよびＣＴの合計の上限は、試料中のＫ^＋濃度における最高空間変動の上限と関連する。このような空間変動は、Ｎａ^＋またはＮａ^＋およびＫ^＋がガラス中の唯一のアルカリイオンであるガラス基板において、Ｎａ^＋に対するＫ^＋の単一ステップイオン交換によって得られる。

【0057】

別の態様において、全体貯蔵弾性エネルギーに基づく破砕性の追加基準が導入され、ＤＯＬが試料の厚さｔの実質的な部分である場合、一実施形態において、ＤＯＬ＞０．１ｔ、他の実施形態において、ＤＯＬ＞０．１５ｔの場合、破砕性応力条件の予想を可能にする。これらの条件下で、破砕性条件は、単一ステップまたは２ステップイオン交換のいずれによって得られた応力プロファイルに関して制御される。加えて、全貯蔵弾性エネルギー基準は、２種より多いイオンの相互拡散が関与する同時または複数ステップイオン交換によって得られた応力プロファイルに関する破砕性の正確な制御を可能にする。

【0058】

全弾性エネルギーの基準は、大きい層の厚さを有する単一および二重イオン交換圧縮応力のためのプリズム結合などの応力測定に基づいて、破砕性の迅速な非破壊性品質制御を可能にする。

【0059】

Ｂａｒｅｆｏｏｔ Ｉには、約０．７５ｍｍ未満のガラス厚さに対する破砕性限界が記載されており、より大きい厚さに関して見出される以前から既知の線形依存の補外が非破砕性設計空間の上限を過小評価することが判明した。「非線形閾値中心張力ＣＴ_１」は、実験式

【0060】

【数3】

（式中、ｔは試料の厚さである）によって与えられる。上記式と比較されるＣＴ測定値は、次式

【0061】

【数4】

によって算出される。

【0062】

下付き数字「Ａ」は、ＣＴを判定するための上記近似式が、化学強化ガラスの分野においてプロセスおよび品質制御のために容認され、かつ広く使用されていることを示すためにＣＴに加えられた。Ｂａｒｅｆｏｏｔらによれば、破砕性限界ＣＴ_１は、１ｍｍの基板厚さに対する４８．２ＭＰａから、０．３ｍｍの基板厚さに対する９４．８ＭＰａまでの範囲にある。

【0063】

Ｋｒｉｓｔｅｎ Ｂａｒｅｆｏｏｔらによる２０１２年６月８日出願の「Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ Ｇｌａｓｓ Ａｒｔｉｃｌｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ（以後、「Ｂａｒｅｆｏｏｔ ＩＩ」と記載する）」と題された米国仮特許出願第６１／６５７，２７９号明細書においては、さらにより高い非線形破砕性ＣＴ_Ａ限界が開示されている。破砕性限界ＣＴ_３は、次式によって、厚さ範囲０．１ｍｍ～０．７５ｍｍの厚さの関数として表される。

【0064】

【数5】

０．３ｍｍ～１ｍｍ（ＣＴ_３の場合、０．３ｍｍ～０．７５ｍｍの厚さ）の範囲のいくつかの厚さに関する非線形破砕性限界ＣＴ_１およびＣＴ_３の値を表２に要約する。したがって、Ｂａｒｅｆｏｏｔ ＩおよびＢａｒｅｆｏｏｔ ＩＩによると、０．７５ｍｍ未満の厚さに関して、ＣＴ_ＡがＣＴ_３より高いガラスは、破砕性であることの容認できない危険度（＞５％）を有する。同様に、０．７５ｍｍより厚い層に関して、ＣＴ_ＡがＣＴ_１より高いガラスは、破砕性であることの容認できない危険度（＞５％）を示す。

【0065】

Ｂａｒｅｆｏｏｔ ＩおよびＢａｒｅｆｏｏｔ ＩＩによって使用されるガラスに対して０．３ｍｍ～０．５ｍｍの範囲の厚さに関して、破砕性の開始は、名目上純粋なＫＮＯ_３におけるイオン交換の間にＤＯＬが約０．０８５ｔ～０．１２６ｔの範囲にある場合に観察される。図２からわかるように、ＣＴ_Ａ対物理的ＣＴ（以下の方程式においてＣＴ_ｐｈｙｓと記載される）の比率は、ＤＯＬ／ｔのその範囲に関して約１．３７３～約１．４６９の範囲であり、平均して約１．４２１である。したがって、比率ＣＴ／ＣＴ_Ａは約０．６８１～約０．７２８の範囲であり、平均値は約０．７０４である。そのため、０．３～０．５ｍｍの厚さに対する従来技術ＣＴ_Ａ限界に対応する物理的ＣＴ限界（ＣＴ_３）は、

【0066】

【数6】

である。

【0067】

約０．５ｍｍ～約０．７５ｍｍの厚さに関して、破砕性が生じる比率ＤＯＬ／は、例えば、０．０６４～０．０８５の範囲にあり、比率ＣＴ_Ａ／ＣＴ_ｐｈｙｓは、約１．３３２～約１．３７４である。したがって、比率ＣＴ_ｐｈｙｓ／ＣＴ_Ａは約０．７２８～約０．７５１の範囲にあり、物理的中心張力に関する破砕性限界は、Ｂａｒｅｆｏｏｔ ＩＩの限界ＣＴ_３との関連によって定義することができる。

【0068】

【数7】

０．７５ｍｍより厚く、かつ１．０ｍｍより薄い厚さを有する試料に関して、関連ＣＴ限界は、Ｂａｒｅｆｏｏｔ Ｉに記載されるＣＴ_１である。Ｂａｒｅｆｏｏｔ Ｉの例において破砕性が生じるＤＯＬ／ｔの比率は、典型的に０．０４８～０．０６０の範囲にあり、比率ＣＴ_Ａ／ＣＴ_ｐｈｙｓは約１．３０２～約１．３２４の範囲にあり、その逆は０．７５５～０．７６８の範囲にある。

【0069】

したがって、０．７５ｍｍ＜ｔ≦１．０ｍｍの厚さ範囲に関して、物理的ＣＴ破砕性限界は、Ｂａｒｅｆｏｏｔ ＩＩの実験的破砕性限界から誘導することができる。

【0070】

【数8】

【0071】

【表2】

本明細書に記載されるように、ガラス中の最大ＣＳおよびＤＯＬが、Ｂａｒｅｆｏｏｔらによって記載されたものと実質的に異なる場合、破砕性の開始は、同一全組成および厚さを有するガラスに関しても実質的に異なるＣＴ_Ａ値において生じ得る。約１６モル％のＮａ_２Ｏを含有し、Ｋ_２Ｏをほとんど含まないアルミノシリケートガラスにおいて、厚さ０．４ｍｍのガラス基板は、ＦＳＭ－６０００表面応力計によって測定されるように約３６μｍの層の深さまで３９０℃において本質的に純粋なＫＮＯ_３を含有する浴においてイオン交換された場合、破砕性となる。測定の間に同表面応力計によって生じた圧縮応力は約９２０ＭＰａであり、かつＣＴ_Ａは約１０１ＭＰａである。しかしながら、３７重量％のＮａＮＯ_３および６３重量％のＫＮＯ_３を含有する浴で４４０℃において１１．７時間イオン交換された場合、同種のガラスは破砕性挙動を示さなかった。これらのイオン交換条件下で、そのガラスは、３０１ＭＰａのＣＳ、ＦＳＭ－６０００によって測定される１１４．７μｍのＤＯＬ、および厚さ０．４ｍｍのＣＴ_３破砕性限界（１０６．６ＭＰａ、表１）と比べてほぼ２倍高い２０２ＭＰａのＣＴ_Ａを展開した。別の例において、同種のガラスは、同浴中および同温度において１３．７時間のイオン交換後に破砕性であることが判明し、これによって、２７９ＭＰａの圧縮応力と、１２０．６μｍの層の深さＤＯＬおよびＣＴ_Ａ＝２１２ＭＰａが生じた。これらの実験は、Ｂａｒｅｆｏｏｔらにおいて使用された式によって決定されたＣＴは、層の深さが厚さの９％のみである場合の純粋な浴と比較して、ＤＯＬが厚さの３０％である（０．３ｔ）場合に２倍の大きさである破砕性限界値をどのように有することができるかを示した。

【0072】

関連実験において、０．５０ｍｍの厚さを有する試料は、３７重量％のＮａＮＯ_３および６３重量％のＫＮＯ_３を含有するイオン交換浴で４４０℃において１５．３時間イオン交換した場合、非破砕性挙動を示した。イオン交換された試料は、３０４ＭＰａのＣＳ、１２０．８μｍのＤＯＬ、および厚さ０．５ｍｍのガラス（表２）に対する８６．９ＭＰａのＢａｒｅｆｏｏｔ ＩＩ ＣＴ_３限界よりも実質的に高い１４２ＭＰａのＣＴ_Ａを有した。

【0073】

さらに、破砕性は、４５重量％のＮａＮＯ_３および５５重量％のＫＮＯ_３を含有する浴において４４０℃において２５時間を超える時間でイオン交換された試料に関しては観察されず、イオン交換された試料のＤＯＬは１５０μｍより大きかった。一例において、厚さ０．４ｍｍの試料は、４４０℃における２１時間のイオン交換後、２１３ＭＰａのＣＳ、少なくとも１４９．３μｍのＤＯＬおよび少なくとも３１４ＭＰａのＣＴ_Ａを得た。別の例において、厚さ０．５ｍｍの基板は、４４０℃における２５．２５時間のイオン交換後、２２１ＭＰａのＣＳ、少なくとも１４７μｍのＤＯＬおよび少なくとも１７２ＭＰａのＣＴ_Ａを得た。４４０℃における２５．２５時間のイオン交換後、厚さ０．６ｍｍを有する基板は、２５４ＭＰａのＣＳ、少なくとも１４８μｍのＤＯＬ、および厚さ０．６ｍｍのガラスに関して観察された７４．５ＭＰａのＣＴ_３よりも実質的に高い少なくとも１２４ＭＰａのＣＴ_Ａを得た。厚さ０．８ｍｍを有する基板は、同条件下のイオン交換後、２７２ＭＰａのＣＳ、少なくとも１４４μｍのＤＯＬおよび少なくとも７６ＭＰａのＣＴ_Ａを得た。これは、同厚さで観察された５６．８ＭＰａのＣＴ_１値および０．７５ｍｍの厚さで観察された５９．３ＭＰａのＣＴ_３値よりも実質的に高い。厚さ１．０ｍｍの基板は、同厚さで得られた４８．２ＭＰａのＣＴ_１値よりも実質的に高い２７８ＭＰａのＣＳ、少なくとも１４２μｍのＤＯＬおよび少なくとも５５ＭＰａのＣＴ_Ａを有した。

【0074】

５０重量％のＮａＮＯ_３および５０重量％のＫＮＯ_３を含有する浴で、４４０℃における３０時間を超えるイオン交換後、厚さ０．４ｍｍの基板に対して破砕性は観察されず、かつ１７０μｍを超える層の深さが達成された。同浴での１４時間および２０分のイオン交換に関して、２３５ＭＰａの圧縮応力、少なくとも１１１μｍのＤＯＬおよび少なくとも１５０ＭＰａのＣＴ_Ａが得られた。５０重量％のＮａＮＯ_３／５０重量％のＫＮＯ_３浴において４４０℃における１６．７時間のイオン交換後、２２７ＭＰａの圧縮応力および少なくとも１３１μｍのＤＯＬが測定され、少なくとも２１５ＭＰａのＣＴ_Ａが得られた。１７．７～２０．７時間、２５時間および３０時間のイオン交換時間に関して、ＦＳＭ－６０００ではＤＯＬおよびＣＴ_Ａを推定することが不可能であったが、ＤＯＬは１３１μｍより大きく、かつＣＴ_Ａは約２１５ＭＰａより高かったであろう。

【0075】

１００μｍのＤＯＬより大きい、特に１３０μｍのＤＯＬより大きいＤＯＬを測定することの非常に限定的な能力のため、ＦＳＭ－６０００器具は、最も深いプロファイルに関する層の深さおよびＣＴ_Ａを推測することができなかった。ＦＳＭ－６０００は、通常、ＤＯＬが約１００μｍより大きい場合、特にＤＯＬが１３０μｍより大きい場合、ＤＯＬが非常に大きい場合に非常に高密度となるモードスペクトルの濃い線を解像する器具の限定的な能力のため、ＤＯＬを過小評価する。

【0076】

関連試験において、０．５、０．６、０．８および１．０ｍｍのより大きい厚さを有する同一ガラス試料は、５０重量％のＮａＮＯ_３および５０重量％のＫＮＯ_３を含有する浴で４４０℃で全２６時間および４３時間イオン交換された。試料は全て非破砕性であった。これらの試料の層の深さが１５０μｍより大きいため、ＤＯＬおよびＣＴ_Ａは、ＦＳＭ－６０００器具では測定できなかった。

【0077】

上記実施例において、ＦＳＭ－６０００によって測定されたＤＯＬは０．１ｔより大きく、破砕性が最初に観察されるＣＴ_Ａ値は、Ｂａｒｅｆｏｏｔ ＩおよびＢａｒｅｆｏｏｔ ＩＩの実験式によって決定されるＣＴ_１破砕性値よりも有意に高かった。

【0078】

上記例によって実証されたように、ＤＯＬ＞０．１ｔの場合、許容できる物理的ＣＴは、以前に規定されたＣＴ_１およびＣＴ_３破砕性限界より高く、かつ比較的高いＣＳおよび大きいＤＯＬの組合せを使用して、より強いガラスを得ることができる。

【0079】

試料の中央平面内部の実際の物理的中心張力は、通常、既知の厚さ、ならびに通常ＦＳＭ－６０００によって報告されるＣＳおよびＤＯＬに基く計算のその容易さのために広く採用されたおよその値ＣＴ_Ａとは異なる。関連指数プロファイルは線形切断プロファイルであることを想定し、ＦＳＭ－６０００は、イオン交換層におけるガイド光学モードの測定された数からＤＯＬを推測する。しかしながら、実際は、指数プロファイルは、特にプロファイルのより深い端部において、線形切断プロファイルとは異なる。

【0080】

多くの場合、プロファイルは、補足的な誤差関数（ｅｒｆｃ）によって近似的に概算され得る。これは、通常、イオン交換の有効拡散係数（相互拡散係数）が、拡散物質の濃度プロファイルの濃度の範囲より比較的小さく変化する場合である。それは、それらのガラスにおいて観察されたＣＴ_１およびＣＴ_３破砕性限界を開示するＢａｒｅｆｏｏｔ ＩおよびＢａｒｅｆｏｏｔ ＩＩによって記載されたガラスにおけるＮａ^＋に対するＫ^＋交換の場合である。Ｋ^＋濃度のｅｒｆｃ型分布のための中心張力ＣＴは、比容積の局所的変化が局所的Ｋ＋濃度に比例していることを考慮に入れることによって、そして基質の圧縮領域における応力の空間積分が張力領域上の応力の積分に等しく、かつ符号が反対であることを必要とする力平衡の必要条件を適用することによって算出することができる。

【0081】

近似的に採用されたＣＴ_Ａと、線形拡散のｅｒｆｃプロファイル特徴に関して算出された真の物理的ＣＴ（ＣＴ（ｅｒｆｃ））との比率は、同ｅｒｆｃ型指数プロファイルに関してＦＳＭ－６０００によって算出された層の深さＤＯＬの比率の関数として図２に示され、ＦＳＭ－６０００は、それを層の厚さに対する線形切断プロファイルとして考慮する。

【0082】

化学強化イオンの濃度プロファイルが、線形拡散の場合の関数形式に従う場合、

【0083】

【数9】

（式中、ｘ_０は有効浸入度である）である。それは、式

【0084】

【数10】

によって、ＦＳＭによって測定されたＤＯＬに関連する。

【0085】

次いで、ＣＴは、力平衡

【0086】

【数11】

からＣＳから決定される。

【0087】

次いで、物理的ＣＴ対ＣＳの比率は、以下の様式でＤＯＬに依存する。

【0088】

【数12】

他方、ＣＴ_Ａに関するＦＳＭ式は

【0089】

【数13】

であり、したがって、線形拡散（ｅｒｆｃ－プロファイル）の場合、従来から採用される近似的ＣＴ_Ａ対物理的ＣＴの比率は、

【0090】

【数14】

である。

【0091】

ＣＴ_Ａに関する破砕性限界ＣＴ_１および対応する物理的ＣＴ限界は、ＤＯＬが、表面応力計ＦＳＭ－６０００によって一般的に測定されたものとして０．０３、０．０４および０．０５ｍｍであると想定して、ＣＴ_１から算出される。＞０．３ｍｍの厚さ範囲および名目上純粋なＫＮＯ_３中でのＵＳ Ｂａｒｅｆｏｏｔらに記載のガラス組成に対するイオン交換に関して、ＣＳは約７００～９００ＭＰａであり、かつ破砕性開始においてＤＯＬは約０．０３ｍｍより大きい。ＣＴ_Ａに関して、ＣＴ_１曲線上の領域は、従来技術に従って破砕性である。これは、物理的ＣＴに関して、ＤＯＬ＝０．０３ｍｍに対するＣＴｅｒｆｃを表す連続線上の全領域が、従来技術によって破砕性であると考えられることを意味する。

【0092】

厚さおよびＣＴの二次元空間における破砕性および非破砕性ガラスの領域を分離する境界線を図３に示す。図３は、Ｂａｒｅｆｏｏｔ ＩＩに従ってＣＴ_Ａに関して定義された分離線（図３（ａ））、ならびに物理的ＣＴに関して表され、かつＢａｒｅｆｏｏｔ Ｉと同じＣＴ_Ａを有するｅｒｆｃ型プロファイルに関して算出される３つの他の線を含む。これらの線は、ＦＳＭ－６０００によって測定された異なるＤＯＬに対して算出され、名目上純粋なＫＮＯ_３におけるイオン交換後にＢａｒｅｆｏｏｔ ＩＩによって開示されたガラスで破砕性が生じる典型的なＤＯＬの範囲を表す。これらについて、物理的ＣＴに関してＣＴ_Ａ曲線を表す最高ＣＴ限界は、最小ＤＯＬに対応するもの（０．０３ｍｍ；図３の線ｂ）である。

【0093】

０．７５ｍｍ未満の厚さに関して、より高いＣＴ限界が下に記載される。０．７５ｍｍより厚い厚さに関してで、曲線の上の空間は、曲線に依存して、ＣＴ_Ａまたは物理的ＣＴに関して破砕性ガラスのための条件を表す。

【0094】

ＣＴ_３によって表された基準に基づいて、名目上純粋なＫＮＯ_３におけるイオン交換後の厚さおよびＣＴの２次元空間における破砕性および非破砕性ガラスの領域を分離する境界線を図４に示す。図４は、ＣＴ_Ａに関して定義された分離線（図３（ａ））、ならびに物理的ＣＴに関して表される３つの他のｅｒｆｃ型プロファイルを含む。これらのプロファイルは、線ａと同じＣＴ_Ａを有し、ＦＳＭ－６０００によって測定された異なるＤＯＬに対して算出される。これらのプロファイルは、Ｂａｒｅｆｏｏｔ ＩＩにおいて開示されたガラスで破砕性が生じる典型的なＤＯＬの範囲を表す。図４に示す線について、物理的ＣＴに関してＣＴ_Ａ曲線を表す最高ＣＴ限界は、最小ＤＯＬに対応するものである。

【0095】

純粋なＫＮＯ_３イオン交換浴および厚さｔ＞０．３ｍｍに関する破砕性は一般にＤＯＬ＞０．０３ｍｍで生じるため、ＤＯＬ＝０．０３ミリ（曲線ｂ）に対応する曲線の上の領域全体は、Ｂａｒｅｆｏｏｔらによると、破砕性の領域である。

【0096】

本開示の実施形態を実証するために使用される特定のガラス組成物は、両方とも２０１１年１１月１６日出願の米国仮特許出願第６１／５６０，４３４号明細書からの優先権を主張する、Ｔｉｍｏｔｈｙ Ｍ．Ｇｒｏｓｓによる２０１２年１１月１５日出願の「Ｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅ Ｇｌａｓｓ ｗｉｔｈ Ｈｉｇｈ Ｃｒａｃｋ Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ」と題された米国特許出願第１３／６７８，０１３号明細書、およびＴｉｍｏｔｈｙ Ｍ．Ｇｒｏｓｓによる２０１２年１１月１５日出願の「Ｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅ Ｇｌａｓｓ ｗｉｔｈ Ｈｉｇｈ Ｃｒａｃｋ Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ」と題された米国特許出願第１３／６７７，８０５号明細書に記載されている。このガラスは、出発原材料からのＫ_２Ｏの不完全な除去の結果として、ベース基板中に主要アルカリオキシドとしてのＮａ_２Ｏおよび無視できる量のＫ_２Ｏを含有した。この場合、実質的に非線形の拡散は、Ｎａ^＋に対するＫ^＋のイオン交換の間に生じ、ここでは相互拡散係数は低Ｋ^＋濃度の領域で低く、かつＫ^＋濃度がＫ^＋およびＮａ^＋の全濃度の大部分（＞２５％）であるそれらの領域においては実質的により高い。そのような例においては、ｅｒｆｃ関数の形状は、指数および応力プロファイルの形状を正確に表し、プロファイルおよびイオン交換条件に対するそれらの関係を正確に記載するために、詳細な非線形拡散モデルが必要である。Ｒｏｓｔｉｓｌａｖ Ｖ．Ｒｏｕｓｓｅｖらによる２０１２年５月３日出願の「Ｓｙｓｔｅｍｓ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ Ｓｔｒｅｓｓ Ｐｒｏｆｉｌｅ ｏｆ Ｉｏｎ－Ｅｘｃｈａｎｇｅｄ Ｇｌａｓｓ（以後、「Ｒｏｕｓｓｅｖ Ｉ」と記載する）」と題された、２０１１年５月２５日出願の同タイトルの米国仮特許出願第６１／４８９，８００号明細書からの優先権を主張する米国特許出願第１３／４６３，３２２号明細書に記載のＩＷＫＢベースのアルゴリズムを使用する詳細な応力プロファイル抽出によって応力プロファイルを決定する。実際の基板の非ｅｒｆｃ抽出指数プロファイルの例を図５に示す。これは、プリズム結合測定を介して、最後に取得された光学モードの転換点まで、ＩＷＫＢベースのアルゴリズムによって抽出された横磁界（ＴＭ）および横電場（ＴＥ）指数プロファイルのプロットである。ガラス基板は、５０重量％のＮａＮＯ_３および５０重量％のＫＮＯ_３を含有する浴において４４０で１７．７時間イオン交換された厚さ０．４ｍｍのガラスであった。このガラス基板組成物は、米国特許出願第１３／６７８，０１３号明細書に記載される。指数プロファイルの外形は、ｅｒｆｃ型とは実質的に異なる。図６は、５０重量％のＮａＮＯ_３および５０重量％のＫＮＯ_３を含有する浴において４４０で１７．７時間イオン交換された厚さ０．４ｍｍのガラスの応力プロファイルのプロットである。このガラス試料の組成物は、米国特許出願第１３／６７８，０１３号明細書に記載される。応力プロファイルは、２１９ＭＰａの表面（深さ＝０μｍ）における圧縮応力、７８μｍの圧縮の深さＤＯＣおよび８６ＭＰａの中心張力ＣＴを有する。この物理的ＣＴは、厚さ０．４ｍｍのガラスに関して、Ｂａｒｅｆｏｏｔらによって教示される６２ＭＰａの物理的ＣＴ限界より実質的に高い。差ＣＴ－ＣＳは、約８６－（－２１９）＝３０５ＭＰａである。

【0097】

深さ寸法に沿って積分された単位面積あたりの弾性エネルギーは、圧縮領域において約１３．４Ｊ／ｍ^２および張力領域において約１５．７Ｊ／ｍ^２であると推定される。したがって、全弾性エネルギーは、約２９．１Ｊ／ｍ^２である。０．４ｍｍの厚さを考慮すると、単位厚さあたりの全弾性エネルギーは、７２．８Ｊ／（ｍ^２・ｍｍ）である。

【0098】

圧縮領域における応力の深さ積分と張力領域における応力の深さ積分とのの力平衡の条件を適用することによって、実際の物理的中心張力ＣＴの正確な値を決定することができる。この物理的ＣＴは、一般的な場合、前記の本質的線形拡散の場合で算出することができるｅｒｆｃベースの物理的ＣＴに対応するべきである。ＩＷＫＢ法によって見出された応力プロファイルは、通常、導波領域のＴＭおよびＴＥ光学モードに対する最も深い転換点のより浅いの深さに制限される。ＤＯＬが非常に大きい場合、これらの最大深さに接近する深さにおける応力プロファイルは、有意のノイズを受ける時がある。したがって、圧縮の深さＤＯＣ間の応力プロファイルの形状に対する放物線状近似が利用され、より深い深さは、化学的浸入の深さにおいてプロファイルが本質的に平坦になり、その深さから基板の中心まで中心張力と等しい応力を有する。ＩＷＫＢ法を使用して抽出された応力プロファイルの例を図７に示す。図７の実線（線ａ）は、張力領域における応力積分の正確な推定のために、張力領域におけるプロファイル形状を模倣するために採用された二次近似を表す。張力領域の応力プロファイルの変動部分は、圧縮の深さ（ＤＯＣ）と１．１５・ＤＯＬと等しい深さとの間に延在する放物線（図７の破線（ｂ））によって表される。上記された特定のガラスに関して、プロファイル平たん化の深さは約１．１５・ＤＯＬである。ここで、ＤＯＬは、同イオン交換ガラスに対してＦＳＭ－６０００器具によって決定される。応力プロファイルが非常に低ノイズで抽出されることができるそれらの場合において、応力プロファイルの最深部分は、張力と圧縮力との間の力平衡の上記方法によって見出された中心張力に近い応力を有する。力平衡状態は、外力がない状態で、試料形状がその時間に変化しないままでいるという事実を表す。

【0099】

図４および５に示される特定の例に関して、差ＣＴ－ＣＳは約３０５ＭＰａである。ここで、従来の物理学規約によって、引張応力がプラスであり、かつ圧縮応力がマイナスである。破砕性は、５０重量％ＮａＮＯ_３および５０重量％ＫＮＯ_３を含有する浴における厚さ０．４ｍｍのガラスのイオン交換の間、さらにはイオン交換時間が３０時間を超える場合でも決して生じず、基板の２つの側面からの応力プロファイル（応力測定のシグナルがノイズレベルとほぼ等しいレベルで）は、中心に非常に近づいた。

【0100】

イオン交換間及び後の応力緩和の不在下において、拡散物質（Ｋ^＋）の最大濃度と中心におけるその最小濃度との間の濃度差ＣＴ－ＣＳ＝｜ＣＴ｜＋｜ＣＳ｜は、イオン交換浴の組成およびイオン交換温度と直接関連する。この差は、最終的に基板の２つ側面からのプロファイルが中央で交差し、拡散物質（Ｋ^＋またはＫ_２Ｏ）濃度の測定できる増加が中心で生じるまで残る。その時点で、最大濃度と最小濃度との間の濃度差は減少し、したがって、差ＣＴ－ＣＳは、応力緩和の不在下でさえ、その点を越えて減少し始める。４５０℃未満の温度およびＮａＮＯ_３部分＞ＮａＮＯ_３＋ＫＮＯ_３イオン交換浴中３０重量％であるイオン交換塩混合組成物において、応力緩和は比較的小さい。加えて、差ＣＴ－ＣＳは、イオン交換時間およびＦＳＭ ＤＯＬの増加によって（小さい応力緩和のため）非常にゆっくりと減少し、一定であるものに接近し得る。したがって、ＣＴ－ＣＳ≦３０５ＭＰａに関して、イオン交換された基板は、物理的ＣＴが、以前に開示されたＣＴ限界に相当するいずれかのＣＴを実質的に上回る場合であっても破砕性にはならず、かつ基板は、実際に、上記不等が観察される限り、決して破砕性にはなり得ないことが見出された。これは、本明細書に記載された０．４ｍｍ以上の全ての基板の厚さに有効である。

【0101】

加えて、４５重量％のＮａＮＯ_３および５５重量％のＫＮＯ_３を含有する混合物中で４４０℃において約４２時間までイオン交換され、ＣＴ－ＣＳ差が、厚さ次第で、約３１１Ｍｐａ～約３２４ＭＰａの範囲にある基板では破砕性が観察されなかった。

【0102】

以前から知られていた破砕性ＣＴ限界（図３の曲線ａ）より高い物理的ＣＴ、ＤＯＬ＞０．１ｔおよび約３５０ＭＰａ以下、いくつかの実施形態においては約３４０ＭＰａ以下のＣＴ－ＣＳを有する強化ガラスは、層の深さにかかわらず破砕性挙動を示さない。中程度の量の応力緩和を考えると、短いイオン交換時間での差ＣＳ－ＣＴ（すなわち、１０μｍ≦ＤＯＬ_{ｓｈｏｒｔ}≦４０μｍ）。

【0103】

別の態様において、破砕性の開始が、ガラスの張力中心領域を通って迅速に欠陥を伝搬させるために必要とされるＣＴを達成することによってではなく、むしろ、ＤＯＬが大きく、一般にＤＯＬ＞０．１ｔである場合に貯蔵弾性エネルギーの量によって限定され得る体制を得ることができる。特に、ＤＯＬが約０．１５ｔより大きい場合、ＣＴが以前に開示された破砕性ＣＴ限界を越え得る場合に条件を得ることができた。圧縮および張力領域における貯蔵弾性エネルギーの量が、亀裂生長および分岐の間の大きく、新しく、自由な表面の形成に対して適切ではない場合、破砕性は防がれる。

【0104】

応力プロファイルによる貯蔵弾性エネルギーは、次式

【0105】

【数15】

に従って算出される。式中、νはポアソン比（上記された模範的なガラス組成物に関しては０．２２）であり、Ｅはヤング率（ガラス例５３１８に関しては約６８ＧＰａ）であり、かつσは応力である。

【0106】

各圧縮領域におけるガラスの単位面積あたりの弾性エネルギー（基板の各主要外側表面上のもの）は、

【0107】

【数16】

である。

【0108】

ガラス基板の圧縮深さから中心への張力領域における弾性エネルギーは、

【0109】

【数17】

である。

【0110】

基板において貯蔵された全弾性エネルギーは、単一圧縮および張力領域の弾性エネルギーの合計の２倍であり、化学強化基板において生じた２つの圧縮領域および中心張力領域の２分の１を説明するために２を掛ける。上記の式における種々の変数の単位は以下の通りである。

【0111】

応力：

【0112】

【数18】

深さ：

【0113】

【数19】

単位基板面積あたりの弾性エネルギー：

【0114】

【数20】

単位厚さあたりの単位基板面積あたりの弾性エネルギー：Ｊ／ｍ^２・ｍｍ
化学的深さｄ_ｃｈｅｍ＝１．１５・ＤＯＬ_ＦＳＭとともに張力領域における応力の変動部分に関する二次近似を使用して、力平衡条件の適用により、考慮された特定のガラス組成物およびプロファイルのための物理的ＣＴを決定するための次の特定の式が得られる。

【0115】

【数21】

これは、ＩＷＫＢベースのアルゴリズムによって抽出されるようにプロファイルの圧縮領域における応力の積分によって見出される。

【0116】

【数22】

圧縮領域におけるエネルギーは、以前に記載された圧縮領域におけるエネルギー（式７）に関する定義式によって、応力の平方を積分することによって直接見出される。張力領域におけるプロファイルの変動部分の二次近似値による特定の場合に有効である張力領域におけるエネルギーのための式は、

【0117】

【数23】

である。

【0118】

０．４～１．０ｍｍの範囲の厚さを有するガラスに対して得られた結果を表３に要約する。ガラスは、約４５重量％のＮａＮＯ_３および約５５重量％のＫＮＯ_３を含有する浴中、４４０℃において様々な時間でイオン交換された。これらの例において、ＦＳＭ－６０００によって決定されたＤＯＬは、約０．１４ｔ～約０．３９ｔの範囲であった。以前に記載されたように、ＣＴ－ＣＳ差は、約３１１ＭＰａ～少なくとも３２４ＭＰａの範囲である。厚さおよびＤＯＬ次第で、ＣＳは約２２２ＭＰａ～約２７０ＭＰａの範囲である。表３に記載された全てのガラス試料は、非破砕性であることが判明した。全ての厚さに関して、物理的ＣＴは、従来技術の限界に対応する物理的ＣＴ破砕性限界より高く、ＣＴ_Ａは、従来技術のＣＴ_Ａ限界より高かった。

【0119】

【表3】

約４５重量％のＮａＮＯ_３および約５５重量％のＫＮＯ_３を含有する浴中、４４０℃において２１時間のイオン交換後、０．４ｍｍの厚さを有する試料は、８１．６μｍの圧縮の深さＤＯＣ、少なくとも１０２．７ＭＰａの物理的ＣＴ、１５．１Ｊ／ｍ^２の圧縮領域における貯蔵弾性エネルギー、および少なくとも８．９Ｊ／ｍ^２の半分の張力領域における貯蔵弾性エネルギーを示した。全弾性エネルギーは少なくとも４８Ｊ／ｍ^２であり、厚さに対して基準化される場合、少なくとも１２０Ｊ／ｍ^２・ｍｍである。この実施形態において、ＤＯＬは約０．１ｔより大きい新規非破砕性領域が０．４ｍｍの厚さに関して見出された。物理的ＣＴは、以前の開示と一致する約６３ＭＰａの値より高く、物理的ＣＴは、Ｂａｒｅｆｏｏｔ ＩおよびＢａｒｅｆｏｏｔ ＩＩの厚さ０．４ｍｍの試料に対するＣＴ_Ａ＝ＣＴ_３＝１０６．６と一致する７６ＭＰａの値より高い。

【0120】

厚さ０．４ｍｍの別の例において、約５０重量％のＮａＮＯ_３および約５０重量％のＫＮＯ_３から構成される浴中で４４０℃において２６．５時間のイオン交換時間によって、約１９１ＭＰａのＣＳ、少なくとも９４ＭＰａのＣＴおよび約８５μｍのＤＯＣを有する非破砕性ガラスが得られた。

【0121】

別の例において、約５０重量％のＮａＮＯ_３および約５０重量％のＫＮＯ_３から構成される浴中で４４０℃において２６．５時間のイオン交換された厚さ０．４ｍｍの試料は非破砕性であり、かつ約１９１ＭＰａのＣＳ、少なくとも９４ＭＰａのＣＴおよび約８５μｍのＤＯＣを有した。物理的ＣＴは、同厚さに関して以前に開示された値ＣＴ_Ａ＝ＣＴ_３＝１０６．６ＭＰａに対応する７６ＭＰａの物理的値より実質的に高かった。

【0122】

約４０重量％のＮａＮＯ_３および約６０重量％のＫＮＯ_３を含有する浴中で４４０℃においてイオン交換された後のＤＯＬ＞０．１ｔおよび様々な厚さを有する非破砕性および破砕性ガラスの例を表４に要約する。４２．６時間イオン交換された例は、１５０μｍより実質的に上のＦＳＭスタイルＤＯＬを有し、高位数モードのいくつかは、これらの密集して間隔を置かれたモードの解像の困難さのために検出され得なかった。したがって、ＤＯＬ、物理的ＣＴ、張力エネルギーおよび全弾性エネルギーの計算値は、下限の推定である。非破砕性の例は、３３４ＭＰａまでのＣＴ－ＣＳ値を示す。３つの非破砕性の例において、物理的ＣＴは、それぞれ厚さ０．６ｍｍ（ＣＴ＜５２ＭＰａ）、０．８ｍｍ（ＣＴ＜４４．３ＭＰａ）および１．０ｍｍ（ＣＴ＜３８ＭＰａ）に関して以前に報告された対応するＣＴ限界を実質的に超える。

【0123】

【表4】

表４に記載される別の例において、４０重量％のＮａＮＯ_３および６０重量％のＫＮＯ_３から構成される浴中で２１．５時間イオン交換された厚さ０．４ｍｍのガラス試料は破砕性であることが判明し、これは約５６．２Ｊ／ｍ^２の全貯蔵弾性エネルギーを有し、厚さに対して基準化される場合、約１４０．４Ｊ／ｍ^２・ｍｍであった。したがって、新規発見された非破砕性領域は、厚さ０．４ｍｍのガラス試料に対して５６．２ ４６．６Ｊ／ｍｍ^２未満の貯蔵弾性エネルギーを有することを特徴とし、厚さに対して基準化された弾性エネルギーは、全ての厚さ、特に０．４ｍｍ以上の厚さに対して１４０．４Ｊ／ｍ^２・ｍｍ未満である。

【0124】

表３に記載される別の例、４５重量％のＮａＮＯ_３／５５重量％のＫＮＯ_３イオン交換浴中で４４０℃において２５．２５時間イオン交換された厚さ０．５ｍｍのガラス試料において、９．６ＭＰａの非破砕性ガラスが得られた。このＣＴは、０．５ｍｍの試料厚さおよび０．０４ｍｍのＤＯＬに対してＢａｒｅｆｏｏｔ Ｉによって報告された約５６ＭＰａの値よりも有意に高い。記載されたこの試料のＣＴ_Ａは１８３ＭＰａであると推定され、これは８６．９ＭＰａのＣＴ_３（０．５ｍｍ）よりも非常に大きい。試料のＤＯＣは９１．６μｍ程度の高さであり、圧縮領域におけるエネルギーは１８．７Ｊ／ｍ^２であり、張力半領域におけるエネルギーは少なくとも８．７Ｊ／ｍ^２であった。全貯蔵弾性エネルギーは少なくとも５４．８Ｊ／ｍ^２であり、これは、厚さに対して基準化される場合、少なくとも１０９．７Ｊ／ｍ^２・ｍｍであった。ＣＴ－ＣＳ差は約３１６ＭＰａであった。

【0125】

約４５重量％のＮａＮＯ_３および５５重量％のＫＮＯ_３を含んでなる浴中で４４０℃において２５．２５時間イオン交換された、表３に記載される厚さ０．６ｍｍの試料は非破砕性であることが判明した。イオン交換された試料は、約２４８ＭＰａのＣＳ、約１５３μｍのＤＯＬ、９８．６μｍのＤＯＣおよび少なくとも６５．６ＭＰａの物理的ＣＴを有し、後者は、約４０μｍのＤＯＬに関してＢａｒｅｆｏｏｔらによって報告された約５１ＭＰａの限界よりも実質的に高い。ＣＴ_Ａは１３０ＭＰａであると推定され、これは、以前に報告された７５．５ＭＰａのＣＴ_３より実質的に高かった。圧縮領域における推定弾性エネルギーは２１．５Ｊ／ｍ^２であり、張力領域においては約８．１Ｊ／ｍ^２であった。全弾性エネルギーは約５９．４Ｊ／ｍ^２であり、単位面積および単位厚さあたりの弾性エネルギーは約９８．９Ｊ／ｍ^２・ｍｍであった。

【0126】

約４０重量％のＮａＮＯ_３および約６０重量％のＫＮＯ_３を含んでなる浴中で４４０℃において２５．７時間イオン交換された、表４に記載される厚さ０．６ｍｍの試料は非破砕性であることが判明した。イオン交換された試料は、約２５５ＭＰａのＣＳ、約１５０μｍに近いＤＯＬ、１００μｍのＤＯＣおよび約７０．２ＭＰａのさらに高い物理的ＣＴを有し、これは、約５６μｍの以前に報告された値よりも実質的に高い。同様に、非破砕性試料は１２９．８ＭＰａのＣＴ_Ａを示し、これは以前に報告された破砕性限界ＣＴ_Ａ＝ＣＴ_３（０．６ｍｍ）＝７４．５ＭＰａよりも実質的に高かった。圧縮領域における弾性エネルギーは約２４．２Ｊ／ｍ^２であり、張力半領域においては少なくとも３９．４Ｊ／ｍ^２であった。全弾性エネルギーは少なくとも６７．３Ｊ／ｍ^２であると推定され、単位面積および単位厚さあたりの弾性エネルギーは少なくとも１１２Ｊ／ｍ^２・ｍｍであった。

【0127】

試料の厚さが０．８ｍｍである例（表３）は、４５重量％のＮａＮＯ_３および約５５重量％のＫＮＯ_３を含んでなる浴中で４４０℃において２５．２５時間イオン交換され、これは非破砕性であることが判明し、約２６８ＭＰａのＣＳ、約１５３μｍのＤＯＬ、１０７μｍのＤＯＣおよび約４９ＭＰａの物理的ＣＴを有した。物理的ＣＴは、０．８ｍｍの厚さに対するＣＴ_Ａ＝ＣＴ_１に対応する物理的ＣＴに関する４３．５ＭＰａ破砕性限界よりも高い。圧縮領域における弾性エネルギーは約２６．７Ｊ／ｍ^２であり、一方、張力半領域は７．２Ｊ／ｍ^２の弾性エネルギーを有した。全弾性エネルギーは約６７．７Ｊ／ｍ^２であり、厚さに対して基準化された場合、約８４．６Ｊ／ｍ^２・ｍｍであった。

【0128】

同０．８ｍｍの厚さを有する表４に記載される別の試料は、４０重量％のＮａＮＯ_３および約６０重量％のＫＮＯ_３を含有する浴中で４４０℃において２５．５時間イオン交換された後、非破砕性挙動を示した。この試料は、約２８１ＭＰａのＣＳ、約１４６μｍのＤＯＬ、約１０９μｍのＤＯＣおよび約４５ＭＰａの物理的ＣＴを有し、後者は、０．８ｍｍの厚さに対する物理的ＣＴに関する従来技術の限界（４３．５ＭＰａ）よりも実質的に高い。弾性エネルギーは、圧縮領域において約３０．２Ｊ／ｍ^２であり、張力半領域においては１０．６Ｊ／ｍ^２であり、全体で約７７．１Ｊ／ｍ^２が得られた。弾性エネルギー密度、すなわち、単位面積および単位厚さあたりの弾性エネルギーは、約９６．４Ｊ／ｍ^２・ｍｍであった。この非破砕性ガラスの差ＣＴ－ＣＳは、少なくとも約３３４ＭＰａであった。

【0129】

厚さ１ｍｍの基板上での深イオン交換の４つの例も表３に記載する。イオン交換は、約４５重量％のＮａＮＯ_３および約５５重量％のＫＮＯ_３を含んでなる浴において４４０℃で実行された。イオン交換時間は、２５．２５、３０、３６および４２時間であり、得られた物理的ＣＴ値は、それぞれ、３９．３ＭＰａ、４２．５ＭＰａ、少なくとも４４．９ＭＰａおよび４８．４ＭＰａであると推定された。特に３６時間イオン交換に対して、ＤＯＬが１６０μｍを超えるため、値はいくぶん過小評価され得、高位数モードの正確な解像度への課題を提示する。ＣＴ_Ａ値は約５８．６～約７６．２ＭＰａの範囲であり、全て、従来技術の限界ＣＴ_１＝４８．２ＭＰａより実質的に上であった。ＤＯＬは約１４３μｍ～１７０μｍ以上の範囲であり、他方、ＤＯＣは約１１５μｍ～約１３６μｍの範囲であった。差ＣＴ－ＣＳは、約３１３ＭＰａ～約３２５ＭＰａの範囲であった。全貯蔵弾性エネルギーは約７３．４ ８１．７Ｊ／ｍ^２から少なくとも約８１．７Ｊ／ｍ^２の範囲であり、平均エネルギー密度は８１．７Ｊ／（ｍ^２・ｍｍ）であった。

【0130】

１．０ｍｍの厚さを有する表４の試料は、約４０重量％のＮａＮＯ_３および約６０重量％のＫＮＯ_３を含んでなる浴において４４０℃で４２．６時間イオン交換された。得られた強化ガラスは非破砕性であり、約２７２ＭＰａのＣＳおよび少なくとも約５２．８ＭＰａの物理的ＣＴを有し、これは、約５０μｍのＤＯＬを有する厚さ１ｍｍのガラスに対する３７ＭＰａの物理的ＣＴ破砕性限界推定よりも実質的に高かった。非破砕性試料のＣＴ_Ａは約８０．２ＭＰａであり、これは、裸足のＣＴ_Ａ＝ＣＴ_１（１ｍｍ）＝４８．２ＭＰａのＢａｒｅｆｏｏｔ Ｉ破砕性限界より実質的に高い。ＤＯＬは約１８５μｍ以上であると推定され、ＤＯＣは約１３９μｍであり、弾性エネルギーは、圧縮領域において約３６．６Ｊ／ｍ^２であり、張力半領域において約１０．４Ｊ／ｍ^２であった。全弾性エネルギーは、少なくとも４９．９Ｊ／ｍ^２であり、少なくとも４９．９Ｊ／ｍ^２・ｍｍの平均弾性エネルギー密度に相当する。

【0131】

この例は、ＤＯＬがガラスの厚さの明らかな部分を占める場合、破砕性が生じるＣＴ値は、貯蔵全弾性エネルギーに依存して、ＤＯＬとともに変化することができることを示す。全弾性エネルギーは、適度な圧縮の深い領域と、応力が深さによって強く変動する、高い圧縮の浅い領域とを有する二重イオン交換されたガラスの場合、さらにいっそう有意となる（図７および８）。図７および８に表される試料は、二重イオン交換された厚さ０．５５ｍｍのガラスであった。第１のイオン交換ステップは、４０重量％のＮａＮＯ_３／６０重量％のＫＮＯ_３溶解混合物中４５０℃で７．７５時間の浸透を伴った。第１のイオン交換ステップは、応力プロファイルの深く、変化が遅い部分Ａを生じた。第２のステップにおいて、ガラスは、約９９．５重量％のＫＮＯ_３および０．５重量％のＮａＮＯ_３を有する浴中３９０℃で１２分間イオン交換され、これによって、応力プロファイルの浅く急勾配の領域Ｂが生じた。この応力プロファイルを有する試料は、破砕性となる可能性が低いが、第１または第２の領域の深さを増加するためのいずれの有意なさらにマイナーな追加のイオン交換も破砕性ガラスをもたらすであろう。ＩＷＫＢ分析は、約８９１ＭＰａのＣＳ、約７０．６μｍのＤＯＣおよびＣＴ_Ａ＝ＣＴ_３（０．５５ｍｍ）に対応する物理的ＣＴ限界の破砕性限界に類似の約６１ＭＰａの物理的ＣＴを明らかにした。弾性エネルギーは、圧縮領域において約４４．７Ｊ／ｍ^２、張力半領域において約７．８ＭＪ／ｍ^２であった。全弾性エネルギーは約１０５Ｊ／ｍ^２であり、約１９１Ｊ／ｍ^２・ｍｍの平均エネルギー密度を表す。これは、約０．１２ｔより大きい化学的浸入度およびＣＴ_３従来技術破砕性限界よりも実質的に高いＣＴ_Ａを有する非破砕性試料で観察された最高平均弾性エネルギー密度である。

【0132】

本明細書に記載される通り、ＤＯＬがガラスの厚さの明らかな（すなわち、≧１０％）部分を占める場合、破砕性が生じるＣＴの値は、貯蔵全弾性エネルギーに依存して、ＤＯＬとともに変動し得る。全弾性エネルギーは、ガラスに適度な圧縮の深い領域と、応力が深さによって非常に急速に変動する高い圧縮の浅い表面領域が提供される、二段階または二重イオン交換プロセスによってガラスが強化される場合に、さらにより重要な役職を果たす（図８）。図８は、二重イオン交換された厚さ０．５５ｍｍのガラスに対する応力プロファイルのプロットである。第１のステップは、４０重量％のＮａＮＯ_３および６０重量％のＫＮＯ_３の溶解混合物中での４５０℃における７．７５時間のイオン交換を伴った。第１のステップは、応力プロファイルの深く、変化が遅い部分（Ａ）を生じた。第２のステップにおいて、ガラスは、約９９．５重量％のＫＮＯ_３および０．５重量％のＮａＮＯ_３を有する浴中３９０℃で１２分間イオン交換され、これによって、応力プロファイルの浅く急勾配の領域（Ｂ）が生じた。

【0133】

図８に示される応力プロファイルを有する試料は、破砕性とならないことがわかったが、第１または第２の領域の深さを増加するためのいずれの有意な追加のイオン交換も破砕性ガラスをもたらすであろう。ガラスのＩＷＫＢ分析によって、約８９１ＭＰａのＣＳ、約７０．６μｍのＤＯＣ、ならびに０．５５ｍｍの厚さおよび４０μｍのＤＯＬを有する強化ガラスに対する以前のガイドラインに基づき推定された物理的ＣＴに関する破砕性限界よりも実質的に高い約６１ＭＰａの物理的ＣＴが明らかにされた。

【0134】

図６に示される試料の弾性エネルギーは、圧縮領域において約４４．７Ｊ／ｍ^２、張力下領域において約９．５ＭＪ／ｍ^２であった。全弾性エネルギーは約５４．１Ｊ／ｍ^２であり、約９８．４Ｊ／ｍ^２・ｍｍの平均エネルギー密度を表す。これは、非破砕性試料で観察された最高平均弾性エネルギー密度である。０．４ｍｍ～１ｍｍの厚さ範囲の非破砕性ガラスに関する最大平均弾性エネルギー密度は、約９８Ｊ／ｍ^２・ｍｍ～１１６．５Ｊ／ｍ^２・ｍｍの範囲であると推定され、後者の値は、大きいＤＯＬを有する厚さ０．４ｍｍのガラスが破砕性であると観察された最低値である。

【0135】

いくつかの実施形態において、弾性エネルギー密度は約２００Ｊ／ｍ^２・ｍｍ未満である。他の実施形態において、弾性エネルギー密度は約１４０Ｊ／ｍ^２・ｍｍ未満であり、かつさらに他の実施形態において、弾性エネルギー密度は約１２０Ｊ／ｍ^２・ｍｍ未満である。

【0136】

図９は、図８に応力プロファイルが示される試料に関するＴＥおよびＴＭ屈折率プロファイルを表す。Ｎａ^＋に対するＫ^＋のイオン交換に関して、イオン交換の結果として屈折率が増加し、指数プロファイルは深さの単調関数であり、これによって、応力プロファイルの抽出および評定のためにＩＷＫＢ分析を使用することは都合がよくなる。図９の指数プロファイルは、表面圧縮応力を概算すること以外に、ＤＯＬ、ＦＳＭ－６０００が深い領域の化学的浸入度を有意に過小評価し、二重イオン交換（ＤＩＯＸ）プロファイルに関しては急勾配の浅い領域に関する直接的な情報を提供しないであろうことを示す。これは、ＦＳＭ－６０００によって報告された広範に使用されるＤＯＬは、指数プロファイルが、単一の固定勾配および単一の浸入の深さを有する単一線形セグメントによって良好に表されると仮定して算出されるためである。ＦＳＭ－６０００およびその表面ＣＳを使用して得られるＤＯＬに基づき算出された広範に使用されるＣＴ_Ａは、しばしば、ＤＩＯＸプロファイルに対する物理的ＣＴよりも２または３倍高く、したがって、破砕性の予測として使用するために不都合である。物理的ＣＴおよび貯蔵弾性エネルギーに関する本開示に明らかにされた分析は、ＣＴ_Ａベースの基準よりもさらに広範囲の適用領域を有することは明確であろう。

【0137】

加えて、いくつかの場合には、大きい圧縮深さを有する応力プロファイルは、屈折率の増加に導かないイオン交換を使用して、例えば、Ｌｉ_２Ｏが豊富なガラス基板中でのＬｉ^＋に対するＮａ^＋の交換の間に得ることができる。ガイド光学モードの数の測定に基づく従来から使用されるＤＯＬは、これらの場合、利用可能ではないが、圧縮深さＤＯＣは、なお、種々の偏光測定技術によって測定可能であり、かつ化学強化の深さを表すことができる物理量である。以下の表１および２からわかるように、従来技術の破砕性限界を超える物理的ＣＴを有する非破砕性ガラスの全ての例に関して、ＤＯＣは０．１ｔより大きく、通常、０．１２ｔより大きく、最も多くは０．１５ｔより大きい。

【0138】

ＤＯＬにかかわらず、差ＣＴ－ＣＳに基づく非破砕性のための基準は、１０μｍ≦ＤＯＬ_{ｓｈｏｒｔ}≦４０μｍである場合に達成されるＣＴ－ＣＳ≦３５０ＭＰａを達成することを可能にする塩組成および温度を使用する場合、ＣＴ－ＣＳ＜３３０ＭＰａに関する非破砕性領域として同等に言い換えることができる。これは、破砕性の危険を伴わないＤＯＣの無限の増加を可能にする。同様に、貯蔵弾性エネルギーが約２３３Ｊ／ｍ^２・ｍｍ未満、いくつかの実施形態においては、約１９７Ｊ／ｍ^２・ｍｍ未満であるべき破砕性基準は、Ｌｉ^＋に対するＮａ^＋イオン交換ならびにＬｉ^＋に対するＮａ^＋およびＫ^＋イオン交換を有し得るＬｉ_２Ｏが豊富なガラスを含むＤＯＣ＞０．１ｔを有する広範囲の様々なガラスに適用可能である。このような例において、ＤＯＬはＦＳＭ－６０００に関して定義され得ないため、基準１０μｍ≦ＤＯＬ_{ｓｈｏｒｔ}≦４０μｍは、基準１０μｍ≦ＤＯＬ_{ｓｈｏｒｔ}≦４０μｍ≦と置き換えられ得る。

【0139】

図９は、図８に示される二重イオン交換された厚さ０．５５ｍｍのガラス試料に関するＴＥおよびＴＭ屈折率プロファイルのプロットである。Ｎａ^＋に対するＫ^＋のイオン交換に関して、イオン交換の結果として屈折率が増加する。指数プロファイルは深さの単調関数であり、これによって、応力プロファイルの抽出および評定のためにＩＷＫＢ分析を使用することは都合がよくなる。図９の指数プロファイルは、二重イオン交換（ＤＩＯＸ）の場合、表面圧縮応力の近似推定以外、ＦＳＭ－６０００によって推定されたＤＯＬは、圧縮層の深い領域の化学的浸入度を有意に過小評価し、急勾配の浅い領域に関する直接的な情報を提供しないであろうことを示す。これは、ＦＳＭ－６０００によって報告された広範に使用されるＤＯＬは、指数プロファイルが、単一の固定勾配および単一の浸入の深さを有する単一線形セグメントによって良好に表されると仮定して算出されるためである。ＤＯＬおよび表面ＣＳに基づき算出された広範に使用されるＣＴ_Ａは、しばしば、ＤＩＯＸプロファイルに対する物理的ＣＴよりも２～３倍高く、したがって、破砕性の予測として使用するために不都合である。したがって、物理的ＣＴおよび貯蔵弾性エネルギーに関する本開示に記載された分析は、従来技術のＣＴ_Ａベースの基準よりもさらに広範囲の適用領域を有することは明確であろう。本ＤＩＯＸ例の層のＤＯＬＦＳＭ深さは７５μｍであり、ＣＴ_Ａは、ＣＴ_Ａ＝ＣＴ_３（０．５５）＝８０ＭＰａの従来技術の限界の２倍以上の約１６７ＭＰａである。

【0140】

いくつかの場合、大きい圧縮深さＤＯＣを有する応力プロファイルは、増加が得られないイオン交換を使用して、例えば、Ｌｉ_２Ｏが豊富なガラス中でのＬｉ^＋に対するＮａ^＋の交換の間に得られ得る。ガイド光学モードの数の測定に基づく従来から使用されるＤＯＬは、これらの場合、利用可能ではない。しかしながら、圧縮深さＤＯＣは、種々の偏光測定技術および屈折近接場（ＲＮＦ）技術によって測定可能である化学強化の深さを表す物理量である。表３および４からわかるように、従来技術の破砕性限界を超える物理的ＣＴを有する非破砕性ガラスの全ての例に関して、より小さい厚さに関して（ｔは厚さである）、ＤＯＣは０．０９ｔより大きく、通常、０．１２ｔより大きく、最も多くは０．１５ｔより大きい。

【0141】

ＤＯＬにかかわらず、差ＣＴ－ＣＳに基づく非破砕性のための基準は、１０μｍ≦ＤＯＬｓｈｏｒｔ≦４０μｍである場合に３５０ＭＰａ程度の高さのＣＴ－ＣＳを可能にし得る塩組成および温度を使用して、ＣＴ－ＣＳ＜３３０ＭＰａに関する非破砕性領域として同等に言い換えることができる。これは、破砕性の危険を伴わないＤＯＣの無限の増加を可能にする。同様に、貯蔵弾性エネルギーが約２３３Ｊ／ｍ^２・ｍｍ未満、いくつかの実施形態においては、約１９７Ｊ／ｍ^２・ｍｍ未満であるべき破砕性基準は、Ｌｉ^＋に対するＮａ^＋イオン交換ならびにＬｉ^＋に対するＮａ^＋およびＫ^＋イオン交換を有し得るＬｉ_２Ｏが豊富なガラスを含むＤＯＣ＞０．１ｔを有する広範囲の様々なガラスに適用可能である。この場合、ＤＯＬはＦＳＭ－６０００データに関して定義され得ないため、基準１０μｍ≦ＤＯＬ_{ｓｈｏｒｔ}≦４０μｍは、基準１０μｍ≦ＤＯＣ_{ｓｈｏｒｔ}≦４０μｍ≦と置き換えられ得る。

【0142】

別の実施形態において、基準化された全エネルギーの形態の破砕性基準が提供される。基準化された全エネルギーは、以下の通り定義される。

【0143】

【数24】

上記の例の多くにおいて、ＤＯＬ＞０．１ｔである場合、特に厚さが０．４ｍｍである場合、破砕性の固定ＣＴ限界ベースの予測は、不正確になり始める。これらの場合、全基準化エネルギーは、破砕性挙動のより良好な予測を提供する。全基準化エネルギー値は、ガラス基板の機械的パラメーター、すなわち、ポアソン比いおよびヤング率Ｅによって変動するが、これらの値が比較的小さい範囲にあると想定することは合理的である。

【0144】

したがって、一実施形態において、０．７５ｍｍ以下の厚さに関する限界ＣＴ_３より高い、または０．７５ｍｍより大きい厚さに関する限界ＣＴ_１より高い中心張力ＣＴを有するイオン交換されたガラス物品は、３７．５×１０^３ＭＰａ^２μｍ以下の単位厚さあたりの全基準化弾性エネルギーを有する。０．４ｍｍの厚さに関して、１０６．６ＭＰａより高いＣＴ_Ａを有する基板は、１５×１０^６ＭＰａ^２μｍ以下の基準化弾性エネルギーを貯蔵すべきである。

【0145】

ガラス組成物およびガラスの機械的特性次第で、全基準化エネルギーの限界は変化し得る。しかしながら、これらの値は、大部分の重要なガラスの範囲を満たし、破砕性が避けられるその実際的な限界を含む。

【0146】

別の実施形態において、全基準化エネルギーは、厚さ０．４ｍｍの基板に関して、７．５×１０^６ＭＰａ^２μｍ未満である。他の厚さに関して、単位厚さあたりの基準化貯蔵弾性エネルギーは約１９×１０^３ＭＰａ^２μｍ未満である。

【0147】

本明細書に記載されるガラス物品は、イオン交換によって化学強化されたいずれのガラスを含んでなり得るか、またはそれからなり得る。いくつかの実施形態において、ガラスは、アルカリアルミノシリケートガラスである。

【0148】

一実施形態において、アルカリアルミノシリケートガラスは、アルミナおよび酸化ホウ素の少なくとも１種、ならびに少なくとも１種のアルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物を含んでなるか、またはそれから本質的になり、－１５モル％≦（Ｒ_２Ｏ＋Ｒ’Ｏ－Ａｌ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２）－Ｂ_２Ｏ_３≦４モル％（式中、Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、ＲｂおよびＣｓの１種であり、かつＲ’は、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａの少なくとも１種である）である。いくつかの実施形態において、アルカリアルミノシリケートガラスは、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および０モル％～約５モル％のＺｒＯ_２を含んでなるか、またはそれから本質的になる。いくつかの実施形態において、ガラスは、アルミナおよび酸化ホウ素、ならびに少なくとも１種のアルカリ金属酸化物を含んでなり、－１５モル％≦（Ｒ_２Ｏ＋Ｒ’Ｏ－Ａｌ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２）－Ｂ_２Ｏ_３≦４モル％（式中、Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、ＲｂおよびＣｓ少なくとも１種であり、かつＲ’は、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａの少なくとも１種である）であり、１０≦Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３＋ＺｒＯ_２≦３０および１４≦Ｒ_２Ｏ＋Ｒ’Ｏ≦２５であり、シリケートガラスが、６２～７０モル％のＳｉＯ_２、０～１８モル％のＡｌ_２Ｏ_３、０～１０モル％のＢ_２Ｏ_３、０～１５モル％のＬｉ_２Ｏ、６～１４モル％のＮａ_２Ｏ、０～１８モル％のＫ_２Ｏ、０～１７モル％のＭｇＯ、０～１８モル％のＣａＯおよび０－５モル％のＺｒＯ_２を含んでなるか、またはそれから本質的になる。このガラスは、全て２００８年１１月２９日出願の米国仮特許出願第６１／００４，６７７号明細書からの優先権を主張する、Ｍａｔｔｈｅｗ Ｊ．Ｄｅｊｎｅｋａらによる２００８年１１月２５日出願の「Ｇｌａｓｓｅｓ Ｈａｖｉｎｇ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ Ａｎｄ Ｓｃｒａｔｃｈ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ」と題された米国特許出願第１２／２７７，５７３号明細書およびＭａｔｔｈｅｗ Ｊ．Ｄｅｊｎｅｋａらによる２０１２年８月１７日出願の「Ｇｌａｓｓｅｓ Ｈａｖｉｎｇ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ Ａｎｄ Ｓｃｒａｔｃｈ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ」と題された米国特許第８，６５２，９７８号明細書に記載されている。上記全特許出願の内容は、参照によって全体として本明細書に組み込まれる。

【0149】

別の実施形態において、アルカリアルミノシリケートガラスは、約６０モル％～約７０モル％のＳｉＯ_２、約６モル％～約１４モル％のＡｌ_２Ｏ_３、０モル％～約１５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１０モル％のＫ_２Ｏ、０モル％～約８モル％のＭｇＯ、０モル％～約１０モル％のＣａＯ、０モル％～約５モル％のＺｒＯ_２、０モル％～約１モル％のＳｎＯ_２、０モル％～約１モル％のＣｅＯ_２、約５０ｐｐｍ未満のＡｓ_２Ｏ_３、および約５０ｐｐｍ未満のＳｂ_２Ｏ_３を含んでなるか、またはそれから本質的になり、１２モル％≦Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ≦２０モル％および０モル％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ≦１０モル％である。いくつかの実施形態において、アルカリアルミノシリケートガラスは、６０～７０モル％のＳｉＯ_２、６～１４モル％のＡｌ_２Ｏ_３、０～３モル％のＢ_２Ｏ_３、０～１モル％のＬｉ_２Ｏ、８～１８モル％のＮａ_２Ｏ、０～５モル％のＫ_２Ｏ、０～２．５モル％のＣａＯ、０より多くから３モル％のＺｒＯ_２、０～１モル％のＳｎＯ_２および０～１モル％のＣｅＯ_２を含んでなるか、またはそれから本質的になり、１２モル％＜Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ≦２０モル％であり、かつシリケートガラスは５０ｐｐｍ未満のＡｓ_２Ｏ_３を含んでなる。いくつかの実施形態において、アルカリアルミノシリケートガラスは、６０～７２モル％のＳｉＯ_２、６～１４モル％のＡｌ_２Ｏ_３、０～３モル％のＢ_２Ｏ_３、０～１モル％のＬｉ_２Ｏ、０～２０モル％のＮａ_２Ｏ、０～１０モル％のＫ_２Ｏ、０～２．５モル％のＣａＯ、０～５モル％のＺｒＯ_２、０～１モル％のＳｎＯ_２および０～１モル％のＣｅＯ_２を含んでなるか、またはそれから本質的になり、１２モル％≦Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ≦２０モル％であり、かつシリケートガラスは５０ｐｐｍ未満のＡｓ_２Ｏ_３および５０ｐｐｍ未満のＳｂ_２Ｏ_３を含んでなる。このガラスは、全て２００８年２月２６日出願の米国仮特許出願第６１／０６７，１３０号明細書からの優先権を主張する、Ｓｉｎｕｅ Ｇｏｍｅｚらによる２００９年２月２５日出願の「Ｆｉｎｉｎｇ Ａｇｅｎｔｓ ｆｏｒ Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓｅｓ」と題された米国特許第８，１５８，５４３号明細書、Ｓｉｎｕｅ Ｇｏｍｅｚらによる２０１２年６月１３日出願の「Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓｅｓ Ｈａｖｉｎｇ Ｌｏｗ Ｓｅｅｄ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ」と題された米国特許第８，４３１，５０２号明細書およびＳｉｎｕｅ Ｇｏｍｅｚによる２０１３年６月１９日出願の「Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓｅｓ Ｈａｖｉｎｇ Ｌｏｗ Ｓｅｅｄ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ」と題された米国特許第８，６２３，７７６号明細書に記載されている。上記全特許出願の内容は、参照によって全体として本明細書に組み込まれる。

【0150】

別の実施形態において、アルカリアルミノシリケートガラスはＳｉＯ_２およびＮａ_２Ｏを含んでなり、ガラスが３５キロポアズ（ｋｐｏｉｓｅ）の粘度を有する温度Ｔ_３５ｋｐを有し、ジルコンが分解してＺｒＯ_２およびＳｉＯ_２を形成する温度Ｔ_{ｂｒｅａｋｄｏｗｎ}はＴ_３５ｋｐより高い。いくつかの実施形態において、アルカリアルミノシリケートガラスは、約６１モル％～約７５モル％のＳｉＯ_２、約７モル％～約１５モル％のＡｌ_２Ｏ_３、０モル％～約１２モル％のＢ_２Ｏ_３、約９モル％～約２１モル％のＮａ_２Ｏ、０モル％～約４モル％のＫ_２Ｏ、０モル％～約７モル％のＭｇＯおよび０モル％～約３モル％のＣａＯを含んでなるか、またはそれから本質的になる。このガラスは、２００９年８月２９日出願の米国仮特許出願第６１／２３５，７６２号明細書からの優先権を主張する、Ｍａｔｔｈｅｗ Ｊ．Ｄｅｊｎｅｋａらによる２０１０年８月１０日出願の「Ｚｉｒｃｏｎ Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ Ｇｌａｓｓｅｓ ｆｏｒ Ｄｏｗｎ Ｄｒａｗ」と題された米国特許出願第１２／８５６，８４０号明細書に記載されている。上記特許出願の内容は、参照によって全体として本明細書に組み込まれる。

【0151】

別の実施形態において、アルカリアルミノシリケートガラスは、少なくとも５０モル％のＳｉＯ_２、ならびにアルカリ金属酸化物およびルカリ土類金属酸化物からなる群から選択される少なくとも１種の変性剤を含んでなり、［（Ａｌ_２Ｏ_３（モル％）＋Ｂ_２Ｏ_３（モル％））／（Σアルカリ金属変性剤（モル％））］＞１である。いくつかの実施形態において、アルカリアルミノシリケートガラスは、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および０モル％～約４モル％のＫ_２Ｏを含んでなるか、またはそれから本質的になる。いくつかの実施形態において、ガラスは、少なくとも５８モル％のＳｉＯ_２、少なくとも８モル％のＮａ_２Ｏ、５．５～１２モル％のＢ_２Ｏ_３およびＡｌ_２Ｏ_３を含んでなるか、またはそれから本質的になり、［（Ａｌ_２Ｏ_３（モル％）＋Ｂ_２Ｏ_３（モル％））／（Σアルカリ金属変性剤（モル％））］＞１であり、Ａｌ_２Ｏ_３（モル％）＞Ｂ_２Ｏ_３（モル％）であり、０．９＜Ｒ_２Ｏ／Ａｌ_２Ｏ_３＜１．３である。このガラスは、全て２００９年８月２１日出願の米国仮特許出願第６１／２３５，７６７号明細書からの優先権を主張する、Ｋｒｉｓｔｅｎ Ｌ．Ｂａｒｅｆｏｏｔらによる２０１０年８月１８日出願の「Ｃｒａｃｋ Ａｎｄ Ｓｃｒａｔｃｈ Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ Ｇｌａｓｓ Ａｎｄ Ｅｎｃｌｏｓｕｒｅｓ Ｍａｄｅ Ｔｈｅｒｅｆｒｏｍ」と題された米国特許第８，５８６，４９２号明細書、Ｋｒｉｓｔｅｎ Ｌ．Ｂａｒｅｆｏｏｔらによる２０１３年１１月１８日出願の「Ｃｒａｃｋ Ａｎｄ Ｓｃｒａｔｃｈ Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ Ｇｌａｓｓ Ａｎｄ Ｅｎｃｌｏｓｕｒｅｓ Ｍａｄｅ Ｔｈｅｒｅｆｒｏｍ」と題された米国特許出願第１４／０８２，８４７号明細書に記載されている。上記全特許出願の内容は、参照によって全体として本明細書に組み込まれる。

【0152】

別の実施形態において、アルカリアルミノシリケートガラスは、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_５および少なくとも１種のアルカリ金属酸化物（Ｒ_２Ｏ）を含んでなり、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。いくつかの実施形態において、アルカリアルミノシリケートガラスは、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および約１２モル％～約１６モル％のＲ_２Ｏ、ならびに特定の実施形態において、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％のＰ_２Ｏ_５および約１２モル％～約１６モル％のＲ_２Ｏを含んでなるか、またはそれから本質的になる。このガラスは、２０１０年１１月３０日出願の米国仮特許出願第６１／４１７，９４１号明細書からの優先権を主張する、Ｄａｎａ Ｃ．Ｂｏｏｋｂｉｎｄｅｒらによる２０１１年１１月２８日出願の「Ｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅ Ｇｌａｓｓ ｗｉｔｈ Ｄｅｅｐ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ Ｌａｙｅｒ Ａｎｄ Ｈｉｇｈ Ｄａｍａｇｅ Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ」と題された米国特許出願第１３／３０５，２７１号明細書に記載されている。上記全特許出願の内容は、参照によって全体として本明細書に組み込まれる。

【0153】

さらに別の実施形態において、アルカリアルミノシリケートガラスは、少なくとも約５０モル％のＳｉＯ_２および少なくとも約１１モル％のＮａ_２Ｏを含んでなり、かつ圧縮応力は少なくとも約９００ＭＰａである。いくつかの実施形態において、ガラスは、Ａｌ_２Ｏ_３、ならびにＢ_２Ｏ_３、Ｋ_２Ｏ、ＭｇＯおよびＺｎＯ少なくとも１種を含んでなり、－３４０＋２７．１Ａｌ_２Ｏ_３－２８．７Ｂ_２Ｏ_３＋１５．６Ｎａ_２Ｏ－６１．４Ｋ_２Ｏ＋８．１（ＭｇＯ＋ＺｎＯ）≧０モル％である。特定の実施形態において、ガラスは、約７モル％～約２６モル％のＡｌ_２Ｏ_３、０モル％～約９モル％のＢ_２Ｏ_３、約１１モル％～約２５モル％のＮａ_２Ｏ、０モル％～約２．５モル％のＫ_２Ｏ、０モル％～約８．５モル％のＭｇＯおよび０モル％～約１．５モル％のＣａＯを含んでなるか、またはそれから本質的になる。このガラスは、２０１１年７月１日出願の米国仮特許出願第６１／５０３，７３４号明細書からの優先権を主張する、Ｍａｔｔｈｅｗ Ｊ．Ｄｅｊｎｅｋａらによる２０１２年６月２６日出願の「Ｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅ Ｇｌａｓｓ ｗｉｔｈ Ｈｉｇｈ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ Ｓｔｒｅｓｓ」と題された米国特許出願第１３／５３３，２９８号明細書に記載されている。上記全特許出願の内容は、参照によって全体として本明細書に組み込まれる。

【0154】

他の実施形態において、アルカリアルミノシリケートガラスはイオン交換可能であり、かつ少なくとも約５０モル％のＳｉＯ_２、少なくとも約１０モル％のＲ_２Ｏ（Ｒ_２ＯはＮａ_２Ｏを含んでなる）、Ａｌ_２Ｏ_３およびＢ_２Ｏ_３を含んでなり、Ｂ_２Ｏ_３－（Ｒ_２Ｏ－Ａｌ_２Ｏ_３）≧３モル％である。いくつかの実施形態において、ガラスは、少なくとも約５０モル％のＳｉＯ_２、少なくとも約１０モル％のＲ_２Ｏ（Ｒ_２Ｏは、Ｎａ_２Ｏを含んでなる）、Ａｌ_２Ｏ_３（Ａｌ_２Ｏ_３（モル％）＜Ｒ_２Ｏ（モル％）である）および３～４．５モル％のＢ_２Ｏ_３（Ｂ_２Ｏ_３（モル％）－（Ｒ_２Ｏ（モル％）－Ａｌ_２Ｏ_３（モル％））≧３モル％である）を含んでなる。特定の実施形態において、ガラスは、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３モル％～約１０モル％のＢ_２Ｏ_３、約９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、ＺｎＯまたはそれらの組合せ（０≦ＭｇＯ≦６および０≦ＺｎＯ≦６モル％である）、ならびに任意にＣａＯ、ＢａＯおよびＳｒＯの少なくとも１種（０モル％≦ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ≦２モル％である）を含んでなるか、またはそれから本質的になる。イオン交換された場合、ガラスは、いくつかの実施形態において、少なくとも約１０ｋｇｆのＶｉｃｋｅｒｓ亀裂発生閾値を有する。そのようなガラスは、両方とも２０１２年５月３１日出願の米国仮特許出願第６１／６５３，４８９号明細書からの優先権を主張する、Ｍａｔｔｈｅｗ Ｊ．Ｄｅｊｎｅｋａらによる２０１３年５月２８日出願の「Ｚｉｒｃｏｎ Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ，Ｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅ Ｇｌａｓｓ ｗｉｔｈ Ｈｉｇｈ Ｄａｍａｇｅ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ」と題された米国特許出願第１３／９０３，４３３号明細書の継続である、Ｍａｔｔｈｅｗ Ｊ．Ｄｅｊｎｅｋａらによる２０１３年５月２８日出願の「Ｚｉｒｃｏｎ Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ，Ｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅ Ｇｌａｓｓ ｗｉｔｈ Ｈｉｇｈ Ｄａｍａｇｅ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ」と題された米国特許出願第１４／１９７，６５８号明細書に記載されている。上記特許出願の内容は、参照によって全体として本明細書に組み込まれる。

【0155】

いくつかの実施形態において、ガラスは、少なくとも約５０モル％のＳｉＯ_２、少なくとも約１０モル％のＲ_２Ｏ（Ｒ_２Ｏは、Ｎａ_２Ｏを含んでなる）、Ａｌ_２Ｏ_３（－０．５モル％≦Ａｌ_２Ｏ_３（モル％）－Ｒ_２Ｏ（モル％）≦２モル％）およびＢ_２Ｏ_３を含んでなり、かつＢ_２Ｏ_３（モル％）－（Ｒ_２Ｏ（モル％）－Ａｌ_２Ｏ_３（モル％））≧４．５モル％である。他の実施形態において、ガラスは、ガラスが約４０キロポアズより高い粘度を有する温度に等しいジルコン分解温度を有し、かつ少なくとも約５０モル％のＳｉＯ_２、少なくとも約１０モル％のＲ_２Ｏ（Ｒ_２ＯはＮａ_２Ｏを含んでなる）、Ａｌ_２Ｏ_３およびＢ_２Ｏ_３を含んでなり、Ｂ_２Ｏ_３（モル％）－（Ｒ_２Ｏ（モル％）－Ａｌ_２Ｏ_３（モル％））≧４．５モル％である。なお別の実施形態において、ガラスはイオン交換され、少なくとも約３０ｋｇｆのＶｉｃｋｅｒｓ亀裂発生閾値を有し、かつ少なくとも約５０モル％のＳｉＯ_２、少なくとも約１０モル％のＲ_２Ｏ（Ｒ_２ＯはＮａ_２Ｏを含んでなる）、Ａｌ_２Ｏ_３（－０．５モル％≦Ａｌ_２Ｏ_３（モル％）－Ｒ_２Ｏ（モル％）≦２モル％）およびＢ_２Ｏ_３を含んでなり、Ｂ_２Ｏ_３（モル％）－（Ｒ_２Ｏ（モル％）－Ａｌ_２Ｏ_３（モル％））≧４．５モル％である。そのようなガラスは、２０１２年５月３１日出願の米国仮特許出願第６１／６５３，４８５号明細書からの優先権を主張する、Ｍａｔｔｈｅｗ Ｊ．Ｄｅｊｎｅｋａらによる２０１３年５月２８日出願の「Ｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅ Ｇｌａｓｓ ｗｉｔｈ Ｈｉｇｈ Ｄａｍａｇｅ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ」と題された米国特許出願第９０３，３９８号明細書に記載されている。これらの特許出願の内容は、参照によって全体として本明細書に組み込まれる。

【0156】

特定の実施形態において、アルカリアルミノシリケートガラスは、少なくとも約４モル％のＰ_２Ｏ_５を含んでなり、（Ｍ_２Ｏ_３（モル％）／Ｒ_ｘＯ（モル％））＜１であり、Ｍ_２Ｏ_３＝Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３であり、かつＲ_ｘＯは、アルカリアルミノシリケートガラスに存在する一価および二価カチオン酸化物の合計である。いくつかの実施形態において、一価および二価カチオン酸化物は、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｒｂ_２Ｏ、Ｃｓ_２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯおよびＺｎＯからなる群から選択される。いくつかの実施形態において、ガラスは０モル％のＢ_２Ｏ_３を含んでなる。いくつかの実施形態において、ガラスは、少なくとも約１０μｍの層の深さまでイオン交換され、かつ少なくとも約４モル％のＰ_２Ｏ_５を含んでなり、０．６＜［Ｍ_２Ｏ_３（モル％）／Ｒ_ｘＯ（モル％）］＜１．４または１．３＜［（Ｐ_２Ｏ_５＋Ｒ_２Ｏ）／Ｍ_２Ｏ_３］≦２．３であり、Ｍ_２Ｏ_３＝Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３であり、かつＲ_ｘＯは、アルカリアルミノシリケートガラスに存在する一価および二価カチオン酸化物の合計であり、かつＲ_２Ｏは、アルカリアルミノシリケートガラスに存在する二価カチオン酸化物の合計である。このガラスは、２０１１年１１月１６日出願の米国仮特許出願第６１／５６０，４３４号明細書からの優先権を主張する、Ｔｉｍｏｔｈｙ Ｍ．Ｇｒｏｓｓによる２０１２年１１月１５日出願の「Ｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅ Ｇｌａｓｓ ｗｉｔｈ Ｈｉｇｈ Ｃｒａｃｋ Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ」と題された米国特許出願第１３／６７８，０１３号明細書およびＴｉｍｏｔｈｙ Ｍ．Ｇｒｏｓｓによる２０１２年１１月１５日出願の「Ｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅ Ｇｌａｓｓ ｗｉｔｈ Ｈｉｇｈ Ｃｒａｃｋ Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ」と題された米国特許出願第１３／６７７，８０５号明細書に記載されている。これらの特許出願の内容は、参照によって全体として本明細書に組み込まれる。

【0157】

他の実施形態において、アルカリアルミノシリケートガラスは、約５０モル％～約７２モル％のＳｉＯ_２、約１２モル％～約２２モル％のＡｌ_２Ｏ_３、約１５モル％までのＢ_２Ｏ_３、約１モル％までのＰ_２Ｏ_５、約１１モル％～約２１モル％のＮａ_２Ｏ、約５モル％までのＫ_２Ｏ、約４モル％までのＭｇＯ、約５モル％までのＺｎＯおよび約２モル％までのＣａＯを含んでなる。いくつかの実施形態において、ガラスは、約５５モル％～約６２モル％のＳｉＯ_２、約１６モル％～約２０モル％のＡｌ_２Ｏ_３、約４モル％～約１０モル％のＢ_２Ｏ_３、約１４モル％～約１８モル％のＮａ_２Ｏ、約０．２モル％～約４モル％のＫ_２Ｏ、約０．５モル％までのＭｇＯ、約０．５モル％までのＺｎＯおよび約０．５モル％までのＣａＯを含んでなり、ガラスはＰ_２Ｏ_５を実質的に含まない。いくつかの実施形態において、Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ－Ａｌ_２Ｏ_３≦２．０モル％であり、特定の実施形態において、Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ－Ａｌ_２Ｏ_３≦０．５モル％である。いくつかの実施形態において、Ｂ_２Ｏ_３－（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ－Ａｌ_２Ｏ_３）＞４モル％であり、特定の実施形態において、Ｂ_２Ｏ_３－（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ－Ａｌ_２Ｏ_３）＞１モル％である。いくつかの実施形態において、２４モル％≦ＲＡｌＯ_４≦４５モル％であり、かつ他の実施形態において、２８モル％≦ＲＡｌＯ_４≦４５モル％であり、Ｒは、Ｎａ、Ｋ、およびＡｇの少なくとも１種を含んでなる。このガラスは、Ｍａｔｔｈｅｗ Ｊ．Ｄｅｊｎｅｋａらによる２０１３年１１月２６日出願の「Ｆａｓｔ Ｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅ Ｇｌａｓｓｅｓ ｗｉｔｈ Ｈｉｇｈ Ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ」と題された米国仮特許出願第６１／９０９，０４９号明細書に記載されている。この特許出願の内容は、参照によって全体として本明細書に組み込まれる。

【0158】

いくつかの実施形態において、本明細書に記載されたガラスは、ヒ素、アンチモン、バリウム、ストロンチウム、ビスマス、リチウムおよびそれらの化合物の少なくとも１種を実質的に含まない。他の実施形態において、ガラスは、約５モル％までのＬｉ_２Ｏを含み得、いくつかの実施形態において、約１０モル％までのＬｉ_２Ｏを含み得る。

【0159】

いくつかの実施形態において、本明細書に記載されたガラスは、イオン交換された場合、急激な、または突然の衝撃による欠陥の導入に対して抵抗を有する。したがって、これらのイオン交換されたガラスは、少なくともおよそ１０キログラム重（ｋｇｆ）のＶｉｃｋｅｒｓ亀裂発生閾値を示す。特定の実施形態において、これらのガラスは、少なくとも２０ｋｇｆ、いくつかの実施形態において、少なくとも約３０ｋｇｆのＶｉｃｋｅｒｓ亀裂発生閾値を示す。

【0160】

本明細書に記載されるガラスは、いくつかの実施形態において、スロットドロー、フュージョンドロー、リドローなどの既知のプロセスによってダウンドロー可能であり得、かつ少なくとも１３０キロポアズの液相線粘度を有し得る。上記の組成物に加えて、様々な他のイオン交換可能なアルカリアルミノシリケートガラス組成物が使用され得る。

【0161】

典型的な実施形態が例示の目的で明らかにされたが、上記の記述は、本開示または添付の請求項の範囲に対する限定であるとはみなされるべきではない。したがって、本開示または添付の請求項の精神および範囲を逸脱することなく、当業者は種々の修正、適用および代替を考えてよい。

【0162】

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

【0163】

実施形態１
ガラスの表面から圧縮の深さＤＯＣまで延在する圧縮層と、最大圧縮応力ＣＳ下で、前記ガラスの中心において最大物理的中心張力ＣＴを有し、前記中心から前記圧縮の深さまで外方向へ延在する中心領域と、約０．３ｍｍ～約１．０ｍｍの範囲の厚さｔとを有するガラスにおいて、ＤＯＣ≧０．０８・ｔおよびＣＴ－ＣＳ≦３５０ＭＰａであることを特徴とする、ガラス。

【0164】

実施形態２
前記圧縮層を有する前記表面が、前記表面において少なくとも１つの新規亀裂を形成し、前記亀裂を、前記圧縮層を通って中心領域まで延在させるために十分な点衝撃力を受ける時に非破砕性挙動を示すことを特徴とする、実施形態１に記載のガラス。

【0165】

実施形態３
３未満の破砕性指数を有することを特徴とする、実施形態２に記載のガラス。

【0166】

実施形態４
ＣＴ_Ａ（ＭＰａ）≧５７（ＭＰａ）－９．０（ＭＰａ／ｍｍ）・ｌｎ（ｔ）（ｍｍ）＋４９．３（ＭＰａ／ｍｍ）・ｌｎ^２（ｔ）（ｍｍ）であり、ＣＴ_ＡがＦＳＭによって決定された中心張力ＣＴであり、前記厚さｔが０．７５ｍｍ以下である場合、ＣＴ_Ａ＝ＣＴ_３であり、かつＣＴ_Ａ≧－３８．７（ＭＰａ／ｍｍ）×ｌｎ（ｔ）（ｍｍ）＋４８．２（ＭＰａ）であることを特徴とする、実施形態２または３に記載のガラス。

【0167】

実施形態５
ＤＯＣ≧０．０９・ｔであり、かつ前記厚さｔが０．５ｍｍより厚いことを特徴とする、実施形態１～４のいずれか一項に記載のガラス。

【0168】

実施形態６
ＤＯＣ≧０．１・ｔであることを特徴とする、実施形態１～５のいずれか一項に記載のガラス。

【0169】

実施形態７
ＤＯＣ≧０．１５・ｔであることを特徴とする、実施形態６に記載のガラス。

【0170】

実施形態８
前記厚さｔが０．７５ｍｍより厚いことを特徴とする、実施形態１～６のいずれか一項に記載のガラス。

【0171】

実施形態９
２００Ｊ／ｍ^２・ｍｍ未満の平均弾性エネルギー密度を有することを特徴とする、実施形態１～８のいずれか一項に記載のガラス。

【0172】

実施形態１０
１４０Ｊ／ｍ^２・ｍｍ未満の平均弾性エネルギー密度を有することを特徴とする、実施形態９に記載のガラス。

【0173】

実施形態１１
１２０Ｊ／ｍ^２・ｍｍ未満の平均弾性エネルギー密度を有することを特徴とする、実施形態１０に記載のガラス。

【0174】

実施形態１２
イオン交換によって強化されることを特徴とする、実施形態１～１１のいずれか一項に記載のガラス。

【0175】

実施形態１３
前記圧縮応力ＣＳが少なくとも約１５０ＭＰａであることを特徴とする、実施形態１２に記載のガラス。

【0176】

実施形態１４
前記圧縮応力が約２５０ＭＰａ未満であることを特徴とする、実施形態１２に記載のガラス。

【0177】

実施形態１５
ＣＴ－ＣＳ≦３３４ＭＰａであることを特徴とする、実施形態１～１４のいずれか一項に記載のガラス。

【0178】

実施形態１６
３７．５×１０^３ＭＰａ^２μｍ以下の全基準化弾性エネルギーを有することを特徴とする、実施形態１～１５のいずれか一項に記載のガラス。

【0179】

実施形態１７
前記厚さｔが０．４ｍｍであり、かつ１５×１０^６ＭＰａ^２μｍ以下の基準化弾性エネルギーを有することを特徴とする、実施形態１～１６のいずれか一項に記載のガラス。

【0180】

実施形態１８
単位厚さあたりの基準化貯蔵弾性エネルギーが１９×１０^３ＭＰａ^２μｍ未満であることを特徴とする、実施形態１７に記載のガラス。

【0181】

実施形態１９
アルカリアルミノシリケートガラスであることを特徴とする、実施形態１～１８のいずれか一項に記載のガラス。

【0182】

実施形態２０
前記アルカリアルミノシリケートガラスが、約６０モル％～約７０モル％のＳｉＯ_２、約６モル％～約１４モル％のＡｌ_２Ｏ_３、０モル％～約１５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１０モル％のＫ_２Ｏ、０モル％～約８モル％のＭｇＯ、０モル％～約１０モル％のＣａＯ、０モル％～約５モル％のＺｒＯ_２、０モル％～約１モル％のＳｎＯ_２、０モル％～約１モル％のＣｅＯ_２、約５０ｐｐｍ未満のＡｓ_２Ｏ_３および約５０ｐｐｍ未満のＳｂ_２Ｏ_３を含んでなり、１２モル％≦Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ≦２０モル％および０モル％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ≦１０モル％であることを特徴とする、実施形態１９に記載のガラス。

【0183】

実施形態２１
前記アルカリアルミノシリケートガラスが、少なくとも約５０モル％のＳｉＯ_２、少なくとも約１０モル％のＲ_２Ｏ（Ｒ_２ＯはＮａ_２Ｏを含んでなる）、Ａｌ_２Ｏ_３（－０．５モル％≦Ａｌ_２Ｏ_３（モル％）－Ｒ_２Ｏ（モル％）≦２モル％である）およびＢ_２Ｏを含んでなり、かつＢ_２Ｏ_３（モル％）－（Ｒ_２Ｏ（モル％）－Ａｌ_２Ｏ_３（モル％））≧４．５モル％であることを特徴とする、実施形態１９に記載のガラス。

【0184】

実施形態２２
前記アルカリアルミノシリケートガラスが、イオン交換可能であり、かつ少なくとも約５０モル％のＳｉＯ_２、少なくとも約１０モル％のＲ_２Ｏ（Ｒ_２ＯはＮａ_２Ｏを含んでなる）、Ａｌ_２Ｏ_３およびＢ_２Ｏ_３を含んでなり、かつＢ_２Ｏ_３－（Ｒ_２Ｏ－Ａｌ_２Ｏ_３）≧３モル％であることを特徴とする、実施形態１９に記載のガラス。

【0185】

実施形態２３
前記アルカリアルミノシリケートガラスが、少なくとも約４モル％のＰ_２Ｏ_５および０モル％～約４モル％のＢ_２Ｏ_３を含んでなり、かつ１．３＜［（Ｐ_２Ｏ_５＋Ｒ_２Ｏ）／Ｍ_２Ｏ_３］≦２．３であり、Ｍ_２Ｏ_３＝Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３であり、かつＲ_２Ｏが、前記アルカリアルミノシリケートガラス中に存在する一価カチオン酸化物の合計であることを特徴とする、実施形態１９に記載のガラス。

【0186】

実施形態２４
前記アルカリアルミノシリケートガラスが、約５０モル％～約７２モル％のＳｉＯ_２、約１２モル％～約２２モル％のＡｌ_２Ｏ_３、約１５モル％までのＢ_２Ｏ_３、約１モル％までのＰ_２Ｏ_５、約１１モル％～約２１モル％のＮａ_２Ｏ、約５モル％までのＫ_２Ｏ、約４モル％までのＭｇＯ、約５モル％までのＺｎＯおよび約２モル％までのＣａＯを含んでなり、Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ－Ａｌ_２Ｏ_３≦２．０モル％であり、Ｂ_２Ｏ_３－（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ－Ａｌ_２Ｏ_３）＞４モル％であり、かつ２４モル％≦ＲＡｌＯ_４≦４５モル％であることを特徴とする、実施形態１９に記載のガラス。

【0187】

実施形態２５
前記アルカリアルミノシリケートガラスが、約１０モル％までのＬｉ_２Ｏをさらに含んでなることを特徴とする、実施形態１９～２４のいずれか一項に記載のガラス。

【0188】

実施形態２６
リチウムを実質的に含まないことを特徴とする、実施形態１９～２４のいずれか一項に記載のガラス。

【0189】

実施形態２７
ガラスの表面から圧縮の深さＤＯＣまで延在する圧縮層と、最大圧縮応力ＣＳにおいて、前記ガラスの中心において最大物理的中心張力ＣＴを有し、前記ガラス中へ前記中心から前記圧縮の深さまで外方向へ延在する中心領域と、約０．３ｍｍ～約１．０ｍｍの範囲の厚さｔを有するガラスにおいて、
ａ．前記圧縮の深さＤＯＣが０．０８・ｔ以上であり、かつ
ｂ．約２００Ｊ／ｍ^２・ｍｍ未満の平均弾性エネルギー密度を有する
ことを特徴とする、ガラス。

【0190】

実施形態２８
前記圧縮層を有する前記表面が、前記表面において少なくとも１つの新規亀裂を形成し、前記亀裂を、前記圧縮層を通って延在させるために十分な点衝撃力を受ける時に非破砕性挙動を示すことを特徴とする、実施形態２７に記載のガラス。

【0191】

実施形態２９
３未満の破砕性指数を有することを特徴とする、実施形態２７または２８に記載のガラス。

【0192】

実施形態３０
ＣＴ_Ａ（ＭＰａ）≧５７（ＭＰａ）－９．０（ＭＰａ／ｍｍ）・ｌｎ（ｔ）（ｍｍ）＋４９．３（ＭＰａ／ｍｍ）・ｌｎ^２（ｔ）（ｍｍ）であり、ＣＴ_ＡがＦＳＭによって決定された中心張力ＣＴであり、前記厚さｔが０．７５ｍｍ以下である場合、ＣＴ_Ａ＝ＣＴ_３であり、かつＣＴ_Ａ≧－３８．７（ＭＰａ／ｍｍ）×ｌｎ（ｔ）（ｍｍ）＋４８．２（ＭＰａ）であることを特徴とする、実施形態２７～２９のいずれか一項に記載のガラス。

【0193】

実施形態３１
前記厚さｔが０．７５ｍｍより厚いことを特徴とする、実施形態２７～３０のいずれか一項に記載のガラス。

【0194】

実施形態３２
１４０Ｊ／ｍ^２・ｍｍ未満の平均弾性エネルギー密度を有することを特徴とする、実施形態３１に記載のガラス。

【0195】

実施形態３３
１２０Ｊ／ｍ^２・ｍｍ未満の平均弾性エネルギー密度を有することを特徴とする、実施形態３２に記載のガラス。

【0196】

実施形態３４
イオン交換によって強化されることを特徴とする、実施形態２７～３３のいずれか一項に記載のガラス。

【0197】

実施形態３５
前記圧縮応力ＣＳが少なくとも約１５０ＭＰａであることを特徴とする、実施形態３４に記載のガラス。

【0198】

実施形態３６
前記圧縮応力が約２５０ＭＰａ未満であることを特徴とする、実施形態３５に記載のガラス。

【0199】

実施形態３７
ＣＴ－ＣＳ≦３３４ＭＰａであることを特徴とする、実施形態２７～３６のいずれか一項に記載のガラス。

【0200】

実施形態３８
アルカリアルミノシリケートガラスであることを特徴とする、実施形態２７～３６のいずれか一項に記載のガラス。

【0201】

実施形態３９
前記アルカリアルミノシリケートガラスが、約６０モル％～約７０モル％のＳｉＯ_２、約６モル％～約１４モル％のＡｌ_２Ｏ_３、０モル％～約１５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１０モル％のＫ_２Ｏ、０モル％～約８モル％のＭｇＯ、０モル％～約１０モル％のＣａＯ、０モル％～約５モル％のＺｒＯ_２、０モル％～約１モル％のＳｎＯ_２、０モル％～約１モル％のＣｅＯ_２、約５０ｐｐｍ未満のＡｓ_２Ｏ_３および約５０ｐｐｍ未満のＳｂ_２Ｏ_３を含んでなり、１２モル％≦Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ≦２０モル％および０モル％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ≦１０モル％であることを特徴とする、実施形態３８に記載のガラス。

【0202】

実施形態４０
前記アルカリアルミノシリケートガラスが、少なくとも約５０モル％のＳｉＯ_２、少なくとも約１０モル％のＲ_２Ｏ（Ｒ_２ＯはＮａ_２Ｏを含んでなる）、Ａｌ_２Ｏ_３（－０．５モル％≦Ａｌ_２Ｏ_３（モル％）－Ｒ_２Ｏ（モル％）≦２モル％である）およびＢ_２Ｏを含んでなり、かつＢ_２Ｏ_３（モル％）－（Ｒ_２Ｏ（モル％）－Ａｌ_２Ｏ_３（モル％））≧４．５モル％であることを特徴とする、実施形態３８に記載のガラス。

【0203】

実施形態４１
前記アルカリアルミノシリケートガラスが、イオン交換可能であり、かつ少なくとも約５０モル％のＳｉＯ_２、少なくとも約１０モル％のＲ_２Ｏ（Ｒ_２ＯはＮａ_２Ｏを含んでなる）、Ａｌ_２Ｏ_３およびＢ_２Ｏ_３を含んでなり、かつＢ_２Ｏ_３－（Ｒ_２Ｏ－Ａｌ_２Ｏ_３）≧３モル％であることを特徴とする、実施形態３８に記載のガラス。

【0204】

実施形態４２
前記アルカリアルミノシリケートガラスが、少なくとも約４モル％のＰ_２Ｏ_５および０モル％～約４モル％のＢ_２Ｏ_３を含んでなり、かつ１．３＜［（Ｐ_２Ｏ_５＋Ｒ_２Ｏ）／Ｍ_２Ｏ_３］≦２．３であり、Ｍ_２Ｏ_３＝Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３であり、かつＲ_２Ｏが、前記アルカリアルミノシリケートガラス中に存在する一価カチオン酸化物の合計であることを特徴とする、実施形態３８に記載のガラス。

【0205】

実施形態４３
前記アルカリアルミノシリケートガラスが、約５０モル％～約７２モル％のＳｉＯ_２、約１２モル％～約２２モル％のＡｌ_２Ｏ_３、約１５モル％までのＢ_２Ｏ_３、約１モル％までのＰ_２Ｏ_５、約１１モル％～約２１モル％のＮａ_２Ｏ、約５モル％までのＫ_２Ｏ、約４モル％までのＭｇＯ、約５モル％までのＺｎＯおよび約２モル％までのＣａＯを含んでなり、Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ－Ａｌ_２Ｏ_３≦２．０モル％であり、Ｂ_２Ｏ_３－（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ－Ａｌ_２Ｏ_３）＞４モル％であり、かつ２４モル％≦ＲＡｌＯ_４≦４５モル％であることを特徴とする、実施形態３８に記載のガラス。

【0206】

実施形態４４
前記アルカリアルミノシリケートガラスが、約１０モル％までのＬｉ_２Ｏをさらに含んでなることを特徴とする、実施形態３８～４３のいずれか一項に記載のガラス。

【0207】

実施形態４５
リチウムを実質的に含まないことを特徴とする、実施形態３８～４３のいずれか一項に記載のガラス。

【0208】

実施形態４６
ａ．圧縮表面層が最大圧縮応力ＣＳを有する、ガラスの表面から圧縮の深さＤＯＣまで延在する圧縮層と、
ｂ．前記ガラスの中心において最大物理的中心張力ＣＴを有し、前記ガラスの中心から前記圧縮の深さまで外方向へ延在する中心領域と、
ｃ．約０．３ｍｍ～約１．０ｍｍの範囲の厚さｔと
を含んでなり、ＤＯＣ≧０．０８・ｔおよびＣＴ－ＣＳ≦３５０ＭＰａであるガラスにおいて、
ｉ．前記物理的中心張力ＣＴが、０．３ｍｍ≦ｔ≦０．５ｍｍである場合、０．６８１×（５７－９．０×ｌｎ（ｔ）＋４９．３×（ｌｎ（ｔ））^２）より高く、
ｉｉ．前記物理的中心張力ＣＴが、０．５ｍｍ≦ｔ≦０．７ｍｍである場合、０．７２８×（５７－９．０×ｌｎ（ｔ）＋４９．３×（ｌｎ（ｔ））^２）より高く、かつ
ｉｉｉ．前記物理的中心張力ＣＴが、０．７ｍｍ＜ｔ≦１．０ｍｍである場合、

より高いことを特徴とする、ガラス。

【0209】

実施形態４７
ａ．前記物理的中心張力ＣＴが、０．３ｍｍ≦ｔ≦０．５ｍｍである場合、０．７２８×（５７－９．０×ｌｎ（ｔ）＋４９．３×（ｌｎ（ｔ））^２）より高く、
ｂ．前記物理的中心張力ＣＴが、０．５ｍｍ≦ｔ≦０．７ｍｍである場合、０．７５１×（５７－９．０×ｌｎ（ｔ）＋４９．３×（ｌｎ（ｔ））^２）より高く、かつ
ｃ．前記物理的中心張力ＣＴが、０．７ｍｍ＜ｔ≦１．０ｍｍである場合、

より高いことを特徴とする、実施形態４６に記載のガラス。

【0210】

実施形態４８
２００Ｊ／ｍ^２・ｍｍ未満の平均弾性エネルギー密度を有することを特徴とする、実施形態４６または４７に記載のガラス。

【0211】

実施形態４９
１４０Ｊ／ｍ^２・ｍｍ未満の平均弾性エネルギー密度を有することを特徴とする、実施形態４８に記載のガラス。

【0212】

実施形態５０
１２０Ｊ／ｍ^２・ｍｍ未満の平均弾性エネルギー密度を有することを特徴とする、実施形態４９に記載のガラス。

【0213】

実施形態５１
前記圧縮応力ＣＳが少なくとも約１５０ＭＰａであることを特徴とする、実施形態４６～５０のいずれか一項に記載のガラス。

【0214】

実施形態５２
前記圧縮応力が約２５０ＭＰａ未満であることを特徴とする、実施形態５１に記載のガラス。

【0215】

実施形態５３
アルカリアルミノシリケートガラスであることを特徴とする、実施形態４６～５２のいずれか一項に記載のガラス。

【0216】

実施形態５４
アルカリアルミノシリケートガラスであることを特徴とする、実施形態４６～５３のいずれか一項に記載のガラス。

【0217】

実施形態５５
ａ．圧縮表面層が最大圧縮応力ＣＳを有する、ガラスの表面から圧縮の深さＤＯＣまで延在する圧縮層と、
ｂ．前記ガラスの中心において最大物理的中心張力ＣＴを有し、前記ガラスの中心から前記圧縮の深さまで外方向へ延在する中心領域と、
ｃ．約０．３ｍｍ～約１．０ｍｍの範囲の厚さｔと
を含んでなり、２００Ｊ／ｍ^２・ｍｍ未満の平均弾性エネルギー密度を有し、ＤＯＣ≧０．０８・ｔであるガラスにおいて、
ｉ．前記物理的中心張力ＣＴが、０．３ｍｍ≦ｔ≦０．５ｍｍである場合、０．６８１×（５７－９．０×ｌｎ（ｔ）＋４９．３×（ｌｎ（ｔ））^２）より高く、
ｉｉ．前記物理的中心張力ＣＴが、０．５ｍｍ≦ｔ≦０．７ｍｍである場合、０．７２８×（５７－９．０×ｌｎ（ｔ）＋４９．３×（ｌｎ（ｔ））^２）より高く、かつ
ｉｉｉ．前記物理的中心張力ＣＴが、０．７ｍｍ＜ｔ≦１．０ｍｍである場合、

より高いことを特徴とする、ガラス。

【0218】

実施形態５６
ａ．前記物理的中心張力ＣＴが、０．３ｍｍ≦ｔ≦０．５ｍｍである場合、０．７２８×（５７－９．０×ｌｎ（ｔ）＋４９．３×（ｌｎ（ｔ））^２）より高く、
ｂ．前記物理的中心張力ＣＴが、０．５ｍｍ≦ｔ≦０．７ｍｍである場合、０．７５１×（５７－９．０×ｌｎ（ｔ）＋４９．３×（ｌｎ（ｔ））^２）より高く、かつ
ｃ．前記物理的中心張力ＣＴが、０．７ｍｍ＜ｔ≦１．０ｍｍである場合、

より高いことを特徴とする、実施形態４６に記載のガラス。

【0219】

実施形態５７
１４０Ｊ／ｍ^２・ｍｍ未満の平均弾性エネルギー密度を有することを特徴とする、実施形態５５または５６に記載のガラス。

【0220】

実施形態５８
１２０Ｊ／ｍ^２・ｍｍ未満の平均弾性エネルギー密度を有することを特徴とする、実施形態５７に記載のガラス。

【0221】

実施形態５９
イオン交換によって強化されることを特徴とする、実施形態５５～５８のいずれか一項に記載のガラス。

【0222】

実施形態６０
前記圧縮応力ＣＳが少なくとも約１５０ＭＰａであることを特徴とする、実施形態４６～５９のいずれか一項に記載のガラス。

【0223】

実施形態６１
前記圧縮応力が約２５０ＭＰａ未満であることを特徴とする、実施形態４６～５９のいずれか一項に記載のガラス。

【0224】

実施形態６２
アルカリアルミノシリケートガラスであることを特徴とする、実施形態５５～６１のいずれか一項に記載のガラス。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10a】

【図10b】