知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(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】2024-06-05
(45)【発行日】2024-06-13
(54)【発明の名称】高い破壊靭性を有するガラス
(51)【国際特許分類】
C03C 3/087 20060101AFI20240606BHJP
C03C 3/091 20060101ALI20240606BHJP
C03C 3/093 20060101ALI20240606BHJP
C03C 3/095 20060101ALI20240606BHJP
C03C 21/00 20060101ALI20240606BHJP
【ＦＩ】
C03C3/087
C03C3/091
C03C3/093
C03C3/095
C03C21/00 101
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2020552262
(86)(22)【出願日】2019-03-28
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-08-12
(86)【国際出願番号】 US2019024659
(87)【国際公開番号】W WO2019191480
(87)【国際公開日】2019-10-03
【審査請求日】2022-03-28
(31)【優先権主張番号】62/649,958
(32)【優先日】2018-03-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】2020914
(32)【優先日】2018-05-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】NL
(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】グオ，シアオジュー
(72)【発明者】
【氏名】レッツィ，ピーター ジョゼフ
(72)【発明者】
【氏名】ルオ，ジエン
【審査官】三村 潤一郎
(56)【参考文献】
【文献】米国特許第０５１０２８３３（ＵＳ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１９７８６９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３７６１８６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０３０５７８６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開平１１－３０２０３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００７－５２７３５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－１５１２２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０１－２３４３４４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０３Ｃ １／００ － ２３／００
ＩＮＴＥＲＧＬＡＤ
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ガラス物品であって、前記ガラス物品は：
５０モル％～６９モル％のＳｉＯ２；
１２．５モル％～２５モル％のＡｌ２Ｏ３；
０．５モル％～８モル％のＢ２Ｏ３；
０モル％超～４モル％のＣａＯ；
０モル％超～１７．５モル％のＭｇＯ；
０．５モル％～８モル％のＮａ２Ｏ；
０モル％～２．５モル％のＬａ２Ｏ３；及び
８モル％超～１８モル％のＬｉ２Ｏ
を含み、
（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋ＭｇＯ）／Ａｌ２Ｏ３は０．９～１．３未満であり、
Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋ＺｒＯ２＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３は３０モル％超かつ５０モル％未満である、ガラス物品。
【請求項2】
０モル％～２モル％のＴｉＯ２；０モル％～２．５モル％のＺｒＯ２；
０モル％～１モル％のＳｒＯ；及び
０モル％～２モル％のＹ２Ｏ３
のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のガラス物品。
【請求項3】
（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋ＭｇＯ）／Ａｌ２Ｏ３は０．９～１．０である、請求項１又は２に記載のガラス物品。
【請求項4】
前記ガラス物品は、Ｐ２Ｏ５を実質的に含まない、請求項１～３のいずれか１項に記載のガラス物品。
【請求項5】
前記ガラス物品は：少なくとも０．７５である、シェブロンショートバー法で測定されたＫ１Ｃ値；及び
少なくとも０．８である、ダブルトーション法で測定されたＫ１Ｃ値
のうちの少なくとも一方を特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載のガラス物品。
【請求項6】
ガラス物品であって、前記ガラス物品は：
５０モル％～６９モル％のＳｉＯ２；
１２．５モル％～２５モル％のＡｌ２Ｏ３；
０．５モル％～８モル％のＢ２Ｏ３；
０モル％超～４モル％のＣａＯ；
０モル％超～１７．５モル％のＭｇＯ；
０．５モル％～８モル％のＮａ２Ｏ；
０モル％～２．５モル％のＬａ２Ｏ３；及び
８モル％超～１８モル％のＬｉ２Ｏ
を含む、前記ガラス物品の中心における組成物を含み、
（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋ＭｇＯ）／Ａｌ２Ｏ３は０．９～１．３未満であり；
Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋ＺｒＯ２＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３は３０モル％超かつ５０モル％未満であり、
また前記ガラス物品は、前記ガラス物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力領域を備える、ガラス物品。
【請求項7】
前記ガラス物品は、少なくとも４００ＭＰａの圧縮応力を備える、請求項６に記載のガラス物品。
【請求項8】
前記圧縮深さは、前記ガラス物品の厚さの少なくとも２０％である、請求項６又は７に記載のガラス物品。
【請求項9】
前記ガラス物品は、８５ＭＰａ未満の最大中心張力を備える、請求項６～８のいずれか１項に記載のガラス物品。
【請求項10】
請求項１から９のいずれか一項に記載のガラス物品であって、前記ガラス物品は：
少なくとも０．７５である、シェブロンショートバー法で測定されたＫ１Ｃ値；及び
少なくとも０．８である、ダブルトーション法で測定されたＫ１Ｃ値
のうちの少なくとも一方を特徴とする、ガラス物品。
【請求項11】
Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋ＺｒＯ２＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３は３１モル％超かつ４２モル％未満である、請求項１０に記載のガラス物品。
【請求項12】
消費者向け電子製品であって、前記消費者向け電子製品は：
前面、背面及び側面を有するハウジング；
少なくとも部分的に前記ハウジング内に設けられた電子部品であって、前記電子部品は、少なくとも１つのコントローラ、メモリ及びディスプレイを含み、前記ディスプレイは、前記ハウジングの前記前面に又は前記前面に隣接して設けられる、電子部品；並びに
前記ディスプレイを覆うように配置されたカバーガラス
を備え、
前記ハウジングの一部分又は前記カバーガラスの一部分のうちの少なくとも一方は、請求項１～１１のうちのいずれか１項に記載のガラス物品を含む、消費者向け電子製品。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【0001】
本出願は、２０１８年５月１１日出願のオランダ特許出願第２０２０９１４号に対する優先権の利益を主張するものであり、上記特許出願は、２０１８年３月２９日出願の米国仮特許出願第６２／６４９，９５８号に対する優先権の利益を主張するものであり、これらの文献それぞれの内容は依拠され、参照によりその全体が本出願に援用される。
【技術分野】
【0002】
本明細書は一般に、電子デバイス用のカバーガラスとしての使用に好適なガラス組成物に関する。より具体的には、本明細書は、電子デバイス用のカバーガラスへと成形できるリチウム含有アルミノシリケートガラスを対象とする。
【背景技術】
【0003】
スマートフォン、タブレット、ポータブルメディアプレイヤー、パーソナルコンピュータ及びカメラといったポータブルデバイスの可搬性により、これらのデバイスは、地面等の硬質表面への偶発的な落下を特に受けやすくなる。これらのデバイスは典型的にはカバーガラスを組み込んでおり、これは、硬質表面との衝突時に損傷し得る。これらのデバイスの多くにおいて、カバーガラスはディスプレイカバーとして機能し、またタッチ機能を組み込むことができ、これにより、カバーガラスが損傷すると、上記デバイスの使用にマイナスの影響がある。
【0004】
関連するポータブルデバイスが硬質表面上に落下した場合のカバーガラスの破損モードは、主に２つ存在する。これらのモードのうちの一方は曲げ破損であり、これはデバイスが、硬質表面との衝突に由来する動的荷重を受けた場合に、ガラスの屈曲によって引き起こされる。もう一方のモードは鋭利接触破損であり、これはガラス表面への損傷の導入によって引き起こされる。ガラスが、アスファルト、グラナイト等といった硬質粗面と衝突すると、ガラス表面に鋭利な押込みが発生し得る。これらの押込みがガラス表面の破損部位となり、そこから割れが成長して伝播し得る。
【0005】
ガラス表面に圧縮応力を誘発することを伴うイオン交換技法により、ガラスの曲げ破損に対する耐性を高めることができる。しかしながら、イオン交換済みガラスは依然として、鋭利接触に由来するガラス内の局所的押込みによって引き起こされる高い応力の集中により、動的な鋭利接触を受けやすい。
【0006】
ガラスメーカー及びハンドヘルドデバイス製造元は、鋭利接触破損に対するハンドヘルドデバイスの耐性を改善するために、継続的に努力してきた。解決策は、カバーガラス上のコーティングから、デバイスが硬質表面上に落下した場合にカバーガラスが硬質表面に直接衝突するのを防止するベゼルにまで及ぶ。しかしながら、審美的及び機能的要件の制約から、カバーガラスが硬質表面に衝突するのを完全に防止するのは極めて困難である。
【0007】
ポータブルデバイスを可能な限り薄くすることも望まれている。従って、強度に加えて、ポータブルデバイスのカバーガラスとして使用されることになるガラスを可能な限り薄くすることも望まれている。よって、カバーガラスの強度を向上させることに加えて、上記ガラスが、薄型ガラスシート等の薄型ガラス物品を作製できるプロセスによって成形できるような機械的特徴を有することも望まれている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
従って、イオン交換等によって強化でき、かつ薄型ガラス物品として成形できる機械的特性を有するガラスに対して、需要が存在する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
ある実施形態によると、ガラス物品が提供される。上記ガラス物品は：５０モル％～６９モル％のＳｉＯ２；１２．５モル％～２５モル％のＡｌ２Ｏ３；０モル％～８モル％のＢ２Ｏ３；０モル％超～４モル％のＣａＯ；０モル％超～１７．５モル％のＭｇＯ；０．５モル％～８モル％のＮａ２Ｏ；０モル％～２．５モル％のＬａ２Ｏ３；及び８モル％超～１８モル％のＬｉ２Ｏを含む。このガラス物品は、０．９～１．３未満の（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋ＭｇＯ）／Ａｌ２Ｏ３；及び２３モル％超かつ５０モル％未満のＡｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋ＺｒＯ２＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３を特徴とする。
【0010】
ある実施形態によると、ガラス物品が提供される。上記ガラス物品の中心における組成物は：５０モル％～６９モル％のＳｉＯ２；１２．５モル％～２５モル％のＡｌ２Ｏ３；０モル％～８モル％のＢ２Ｏ３；０モル％超～４モル％のＣａＯ；０モル％超～１７．５モル％のＭｇＯ；０．５モル％～８モル％のＮａ２Ｏ；０モル％～２．５モル％のＬａ２Ｏ３；及び８モル％超～１８モル％のＬｉ２Ｏを含み、ここで、（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋ＭｇＯ）／Ａｌ２Ｏ３は０．９～１．３未満であり、Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋ＺｒＯ２＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３は２３モル％超かつ５０モル％未満である。上記ガラス物品は、上記ガラス物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力領域を備える。
【0011】
ある実施形態によると、ガラス物品が提供される。このガラス物品は：ＳｉＯ２；Ａｌ２Ｏ３；及びＬｉ２Ｏを含む。上記ガラス物品は：少なくとも０．７５である、シェブロンショートバー法（ｃｈｅｖｒｏｎ ｓｈｏｒｔ ｂａｒ ｍｅｔｈｏｄ）で測定されたＫ１Ｃ値；及び少なくとも０．８である、ダブルトーション法（ｄｏｕｂｌｅ ｔｏｒｓｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ）で測定されたＫ１Ｃ値のうちの少なくとも１つを特徴とする。
【0012】
態様（１）として、ガラス物品が提供される。上記ガラス物品は：５０モル％～６９モル％のＳｉＯ２；１２．５モル％～２５モル％のＡｌ２Ｏ３；０モル％～８モル％のＢ２Ｏ３；０モル％超～４モル％のＣａＯ；０モル％超～１７．５モル％のＭｇＯ；０．５モル％～８モル％のＮａ２Ｏ；０モル％～２．５モル％のＬａ２Ｏ３；及び８モル％超～１８モル％のＬｉ２Ｏを含み、（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋ＭｇＯ）／Ａｌ２Ｏ３は０．９～１．３未満であり、Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋ＺｒＯ２＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３は２３モル％超かつ５０モル％未満である。
【0013】
態様（２）として、上記ガラス物品が８モル％超～１６モル％のＬｉ２Ｏを含む、態様（１）に記載のガラス物品が提供される。
【0014】
態様（３）として、上記ガラス物品が０モル％～２モル％のＴｉＯ２を含む、態様（１）又は（２）に記載のガラス物品が提供される。
【0015】
態様（４）として、上記ガラス物品が０モル％～２．５モル％のＺｒＯ２を含む、態様（１）～（３）のいずれか１つに記載のガラス物品が提供される。
【0016】
態様（５）として、上記ガラス物品が０モル％～１モル％のＳｒＯを含む、態様（１）～（４）のいずれか１つに記載のガラス物品が提供される。
【0017】
態様（６）として、上記ガラス物品が０モル％～２モル％のＹ２Ｏ３を含む、態様（１）～（５）のいずれか１つに記載のガラス物品が提供される。
【0018】
態様（７）として、上記ガラス物品がＫ２Ｏを更に含む、態様（１）～（６）のいずれか１つに記載のガラス物品が提供される。
【0019】
態様（８）として、（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋ＭｇＯ）／Ａｌ２Ｏ３が０．９～１．０である、態様（１）～（７）のいずれか１つに記載のガラス物品が提供される。
【0020】
態様（９）として、Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋ＺｒＯ２＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３が２５モル％～４６モル％である、態様（１）～（８）のいずれか１つに記載のガラス物品が提供される。
【0021】
態様（１０）として、上記ガラス物品が０．５モル％超～１７．５モル％のＭｇＯを含む、態様（１）～（９）のいずれか１つに記載のガラス物品が提供される。
【0022】
態様（１１）として、上記ガラス物品が０モル％超～１２モル％のＭｇＯを含む、態様（１）～（１０）のいずれか１つに記載のガラス物品が提供される。
【0023】
態様（１２）として、上記ガラス物品が１４モル％～２４モル％のＡｌ２Ｏ３を含む、態様（１）～（１１）のいずれか１つに記載のガラス物品が提供される。
【0024】
態様（１３）として、上記ガラス物品がＰ２Ｏ５を実質的に含まない、態様（１）～（１２）のいずれか１つに記載のガラス物品が提供される。
【0025】
態様（１４）として、上記ガラス物品が０．５モル％～８モル％のＢ２Ｏ３を含む、態様（１）～（１３）のいずれか１つに記載のガラス物品が提供される。
【0026】
態様（１５）として、上記ガラスがフュージョン成形可能である、態様（１）～（１４）のいずれか１つに記載のガラス物品が提供される。
【0027】
態様（１６）として、上記ガラス物品が：少なくとも０．７５である、シェブロンショートバー法で測定されたＫ１Ｃ値；及び少なくとも０．８である、ダブルトーション法で測定されたＫ１Ｃ値のうちの少なくとも一方を特徴とする、態様（１）～（１５）のいずれか１つに記載のガラス物品が提供される。
【0028】
態様（１７）として、５．６３１＋０．１４８・Ａｌ２Ｏ３＋０．１４２・Ｂ２Ｏ３－０．０６２・ＣａＯ－０．１８８・Ｋ２Ｏ＋０．０３０・ＭｇＯ－０．０９９・Ｎａ２Ｏ－０．０４３・Ｌｉ２Ｏ－０．１８８・Ｐ２Ｏ５＋０．０２０・ＺｎＯ－０．０６２・ＳｒＯ＋０．２００・ＺｒＯ２≧６．５であり、ここで各成分の上記値はモル％を単位とする、態様（１）～（１６）のいずれか１つに記載のガラス物品が提供される。
【0029】
態様（１８）として、ガラス物品が提供される。上記ガラス物品は：５０モル％～６９モル％のＳｉＯ２；１２．５モル％～２５モル％のＡｌ２Ｏ３；０モル％～８モル％のＢ２Ｏ３；０モル％超～４モル％のＣａＯ；０モル％超～１７．５モル％のＭｇＯ；０．５モル％～８モル％のＮａ２Ｏ；０モル％～２．５モル％のＬａ２Ｏ３；及び８モル％超～１８モル％のＬｉ２Ｏを含む、上記ガラス物品の中心における組成物を含み、ここで（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋ＭｇＯ）／Ａｌ２Ｏ３は０．９～１．３未満であり；Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋ＺｒＯ２＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３は２３モル％超かつ５０モル％未満であり、また上記ガラス物品は、上記ガラス物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力領域を備える。
【0030】
態様（１９）として、上記ガラス物品が少なくとも４００ＭＰａの圧縮応力を備える、態様（１８）に記載のガラス物品が提供される。
【0031】
態様（２０）として、上記圧縮深さが、上記ガラス物品の厚さの少なくとも２０％である、態様（１８）又は（１９）に記載のガラス物品が提供される。
【0032】
態様（２１）として、上記ガラス物品が８５ＭＰａ未満の最大中心張力を備える、態様（１８）～（２０）のいずれか１つに記載のガラス物品が提供される。
【0033】
態様（２２）として、ガラス物品が提供される。上記ガラス物品は：ＳｉＯ２；Ａｌ２Ｏ３；及びＬｉ２Ｏを含み、このガラス物品は：少なくとも０．７５である、シェブロンショートバー法で測定されたＫ１Ｃ値；及び少なくとも０．８である、ダブルトーション法で測定されたＫ１Ｃ値のうちの少なくとも一方を特徴とする。
【0034】
態様（２３）として、ＭｇＯを更に含む、態様（２２）に記載のガラス物品が提供される。
【0035】
態様（２４）として、ＣａＯを更に含む、態様（２２）又は（２３）に記載のガラス物品が提供される。
【0036】
態様（２５）として、ＴｉＯ２を更に含む、態様（２２）～（２４）のいずれか１つに記載のガラス物品が提供される。
【0037】
態様（２６）として、ＺｒＯ２を更に含む、態様（２２）～（２５）のいずれか１つに記載のガラス物品が提供される。
【0038】
態様（２７）として、ＳｒＯを更に含む、態様（２２）～（２６）のいずれか１つに記載のガラス物品が提供される。
【0039】
態様（２８）として、Ｙ２Ｏ３を更に含む、態様（２２）～（２７）のいずれか１つに記載のガラス物品が提供される。
【0040】
態様（２９）として、Ｋ２Ｏを更に含む、態様（２２）～（２８）のいずれか１つに記載のガラス物品が提供される。
【0041】
態様（３０）として、Ｎａ２Ｏを更に含む、態様（２２）～（２９）のいずれか１つに記載のガラス物品が提供される。
【0042】
態様（３１）として、（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋ＭｇＯ）／Ａｌ２Ｏ３が０．９～１．３未満である、態様（２２）～（３０）のいずれか１つに記載のガラス物品が提供される。
【0043】
態様（３２）として、Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋ＺｒＯ２＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３が２３モル％超かつ５０モル％未満である、態様（２２）～（３１）のいずれか１つに記載のガラス物品が提供される。
【0044】
態様（３３）として、Ｂ２Ｏ３を更に含む、態様（２２）～（３２）のいずれか１つに記載のガラス物品が提供される。
【0045】
態様（３４）として、上記ガラスがフュージョン成形可能である、態様（２２）～（３３）のいずれか１つに記載のガラス物品が提供される。
【0046】
態様（３５）として、５．６３１＋０．１４８・Ａｌ２Ｏ３＋０．１４２・Ｂ２Ｏ３－０．０６２・ＣａＯ－０．１８８・Ｋ２Ｏ＋０．０３０・ＭｇＯ－０．０９９・Ｎａ２Ｏ－０．０４３・Ｌｉ２Ｏ－０．１８８・Ｐ２Ｏ５＋０．０２０・ＺｎＯ－０．０６２・ＳｒＯ＋０．２００・ＺｒＯ２≧６．５であり、ここで各成分の上記値はモル％を単位とする、態様（２２）～（３３）のいずれか１つに記載のガラス物品が提供される。
【0047】
態様（３６）として、消費者向け電子製品が提供される。上記消費者向け電子製品は：前面、背面及び側面を有するハウジング；少なくとも部分的に上記ハウジング内に設けられた電子部品であって、上記電子部品は、少なくとも１つのコントローラ、メモリ及びディスプレイを含み、上記ディスプレイは、上記ハウジングの上記前面に又は上記前面に隣接して設けられる、電子部品；並びに上記ディスプレイを覆うように配置されたカバーガラスを備え、上記ハウジングの一部分又は上記カバーガラスの一部分のうちの少なくとも一方は、上述の態様（１）～（３５）のうちのいずれの１つに記載のガラス物品を含む。
【0048】
追加の特徴及び利点を、以下の「発明を実施するための形態」に記載するが、その一部は、「発明を実施するための形態」から、又は以下の「発明を実施するための形態」、特許請求の範囲及び添付の図面を含む本出願に記載の実施形態を実践することによって、当業者には容易に明らかになるだろう。
【0049】
上述の「発明の概要」及び以下の「発明を実施するための形態」の両方は、様々な実施形態を説明するものであり、請求対象の主題の性質及び特徴を理解するための概観又は枠組みを提供することを意図したものであることを理解されたい。添付の図面は、これらの様々な実施形態の更なる理解を提供するために含まれており、また本明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成する。これらの図面は、本明細書に記載の上記様々な実施形態を図示し、本記載と併せて、請求対象の主題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】
【0050】
【図1】本明細書中で開示及び説明される実施形態による、表面上に圧縮応力層を有するガラスの概略断面図
【図2A】本明細書で開示されるガラス物品のうちのいずれを組み込んだ例示的な電子デバイスの平面図
【図3】ある実施形態によるガラス物品に関するイオン交換時間の関数としての圧縮応力及び圧縮深さのプロット
【図4】ある実施形態によるガラス物品に関するイオン交換時間の関数としての中心張力及び重量増加のプロット
【図5】実施形態によるイオン交換済みガラス物品の表面の下方の深さの関数としての応力のプロット
【図6】実施形態によるイオン交換済みガラス物品の表面の下方の深さの関数としての応力のプロット
【発明を実施するための形態】
【0051】
これより、様々な実施形態によるアルカリアルミノシリケートガラスについて詳細に説明する。アルカリアルミノシリケートガラスは良好なイオン交換性を有し、またアルカリアルミノシリケートガラスにおいて高い強度及び高い靭性特性を達成するために、化学強化プロセスが使用されてきた。ナトリウムアルミノシリケートガラスは、高いガラス成形性及び品質を有する、イオン交換性が高いガラスである。リチウムアルミノシリケートガラスは、高いガラス品質を有する、イオン交換性が高いガラスである。シリケートガラスネットワーク中へのＡｌ２Ｏ３の置換により、イオン交換中の１価カチオンの相互拡散性が上昇する。溶融塩浴（例えばＫＮＯ３又はＮａＮＯ３）中での化学強化により、高い強度、高い靭性、及び高い押込み割れ耐性を有するガラスを達成できる。化学強化によって達成される応力プロファイルは、ガラス物品の落下性能、強度、靭性、及び他の属性を向上させる様々な形状を有してよい。
【0052】
従って、良好な物理的特性、化学的耐久性及びイオン交換性を有するアルカリアルミノシリケートガラスは、カバーガラスとして注目を集めてきた。特に比較的高い破壊靭性及び迅速なイオン交換性を有する、リチウム含有アルミノシリケートガラスが、本明細書中で提供される。異なる複数のイオン交換プロセスを通して、比較的高い中心張力（ＣＴ）、圧縮深さ（ＤＯＣ）及び高い圧縮応力（ＣＳ）を達成できる。しかしながら、アルカリアルミノシリケートガラスにリチウムを添加すると、ガラスの融点、軟化点、又は液相粘度が低下し得る。
【0053】
例えばガラスシート等のガラス物品を形成するためのドロー加工プロセスが望ましい。というのは、これらのドロー加工プロセスにより、欠陥が少ない薄型のガラス物品を形成できるためである。これまで、例えばフュージョンドロー加工又はスロットドロー加工といったドロー加工プロセスでの形成のためには、ガラス組成物が１０００ｋＰ超、１１００ｋＰ超、又は１２００ｋＰ超等の比較的高い液相粘度を有することが求められていると考えられていた。しかしながら、ドロー加工プロセスの進歩により、ドロー加工プロセスにおいて、液相粘度が比較的低いガラスの使用を可能とすることができる。
【0054】
本明細書に記載のガラス組成物の実施形態では、構成成分（例えばＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ等）の濃度は、特段の記載がない限り酸化物ベースのモルパーセント（モル％）で与えられる。実施形態によるアルカリアルミノシリケートガラス組成物の成分について、以下において個別に議論する。ある成分について様々に記載される範囲のいずれを、他のいずれの成分に関して様々に記載される範囲のいずれと、独立して組み合わせることができることを理解されたい。本明細書中で使用される場合、数値の末尾の０は、その数値の有効数字を表すことを目的としている。例えば数値「１．０」は２桁の有効数字を含み、数値「１．００」は３桁の有効数字を含む。
【0055】
本明細書で開示されるのは、リチウムアルミノシリケートガラス組成物であって、上記組成物を有するガラス物品の効率的な製造を可能とする程度の製造可能性を呈しながらも高い破壊靭性（Ｋ１Ｃ）を呈する、リチウムアルミノシリケートガラス組成物である。いくつかの実施形態では、上記リチウムアルミノシリケートガラス組成物は：少なくとも０．７５である、シェブロンショートバー法で測定されたＫ１Ｃ破壊靭性値；及び少なくとも０．８である、ダブルトーション法で測定されたＫ１Ｃ破壊靭性値のうちの少なくとも一方を特徴とする。いずれの特定の理論によって束縛されることを望むものではないが、本明細書に記載のリチウムアルミノシリケートガラスの高い破壊靭性は、少なくとも部分的には、ガラス組成物が含有する高電場強度成分の濃度によるものである。
【0056】
本明細書で開示されるアルカリアルミノシリケートガラス組成物の実施形態では、ＳｉＯ２は最大の構成要素であり、従ってＳｉＯ２は、ガラス組成物から形成されるガラスネットワークの主要な構成要素である。純ＳｉＯ２は比較的低いＣＴＥを有し、アルカリ非含有である。しかしながら、純ＳｉＯ２は高い融点を有する。従って、ガラス組成物中のＳｉＯ２の濃度が高すぎると、ＳｉＯ２の比較的高い濃度によってガラスを溶融させる困難さが上昇し、これがガラスの成形性に悪影響を及ぼすため、ガラス組成物の成形性が低減され得る。実施形態では、ガラス組成物は一般に、５０．０モル％以上６９．０モル％以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の量のＳｉＯ２を含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、５１．０モル％以上、例えば５２．０モル％以上、５３．０モル％以上、５４．０モル％以上、５５．０モル％以上、５６．０モル％以上、５７．０モル％以上、５８．０モル％以上、５９．０モル％以上、６０．０モル％以上、６１．０モル％以上、６２．０モル％以上、６３．０モル％以上、６４．０モル％以上、６５．０モル％以上、６６．０モル％以上、６７．０モル％以上、又は６８．０モル％以上の量のＳｉＯ２を含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、６８．０モル％以下、例えば６７．０モル％以下、６６．０モル％以下、６５．０モル％以下、６４．０モル％以下、６３．０モル％以下、６２．０モル％以下、６１．０モル％以下、６０．０モル％以下、５９．０モル％以下、５８．０モル％以下、５７．０モル％以下、５６．０モル％以下、５５．０モル％以下、５４．０モル％以下、５３．０モル％以下、５２．０モル％以下、又は５１．０モル％以下の量のＳｉＯ２を含む。実施形態では、以上の範囲のうちのいずれを他のいずれの範囲と組み合わせてよいことを理解されたい。しかしながら、他の実施形態では、ガラス組成物は、５１．０モル％以上６８．０モル％以下、例えば５２．０モル％以上６７．０モル％以下、５３．０モル％以上６６．０モル％以下、５４．０モル％以上６５．０モル％以下、５５．０モル％以上６４．０モル％以下、５６．０モル％以上６３．０モル％以下、５７．０モル％以上６２．０モル％以下、５８．０モル％以上６１．０モル％以下、６０．０モル％以上６１．０モル％以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の量のＳｉＯ２を含む。
【0057】
実施形態のガラス組成物は更に、Ａｌ２Ｏ３を含んでよい。Ａｌ２Ｏ３はＳｉＯ２と同様に、ガラスネットワーク形成剤として作用し得る。Ａｌ２Ｏ３は、ガラス組成物から形成されたガラス溶融物中での四面体配位によって、ガラス組成物の粘度を上昇させることができ、Ａｌ２Ｏ３の量が多すぎる場合にはガラス組成物の成形性が低下する。しかしながら、Ａｌ２Ｏ３の濃度の、ガラス組成物中のＳｉＯ２の濃度及びアルカリ酸化物の濃度に対するバランスを取ると、Ａｌ２Ｏ３はガラス溶融物の液相線温度を低下させることができ、それによって液相粘度を増大させて、フュージョン成形プロセス等の特定の成形プロセスに対するガラス組成物の適合性を改善できる。実施形態では、ガラス組成物は一般に、１２．５モル％以上２５．０モル％以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の濃度のＡｌ２Ｏ３を含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、１３．０モル％以上、例えば１３．５モル％以上、１４．０モル％以上、１４．５モル％以上、１５．０モル％以上、１５．５モル％以上、１６．０モル％以上、１６．５モル％以上、１７．０モル％以上、１７．５モル％以上、１８．０モル％以上、１８．５モル％以上、１９．０モル％以上、１９．５モル％以上、２０．０モル％以上、２０．５モル％以上、２１．０モル％以上、２１．５モル％以上、２２．０モル％以上、２２．５モル％以上、２３．０モル％以上、２３．５モル％以上、２４．０モル％以上、又は２４．５モル％以上の量のＡｌ２Ｏ３を含む。実施形態では、ガラス組成物は、２４．５モル％以下、例えば２４．０モル％以下、２３．５モル％以下、２３．０モル％以下、２２．５モル％以下、２２．０モル％以下、２１．５モル％以下、２１．０モル％以下、２０．５モル％以下、２０．０モル％以下、１９．５モル％以下、１９．０モル％以下、１８．５モル％以下、１８．０モル％以下、１７．５モル％以下、１７．０モル％以下、１６．５モル％以下、１６．０モル％以下、１５．５モル％以下、１５．０モル％以下、１４．５モル％以下、１４．０モル％以下、１３．５モル％以下、又は１３．０モル％以下の量のＡｌ２Ｏ３を含む。実施形態では、以上の範囲のうちのいずれを他のいずれの範囲と組み合わせてよいことを理解されたい。しかしながら、他の実施形態では、ガラス組成物は、１３．０モル％以上２４．５モル％以下、例えば１３．５モル％以上２４．０モル％以下、１４．０モル％以上２３．５モル％以下、１４．５モル％以上２３．０モル％以下、１５．０モル％以上２２．５モル％以下、１５．５モル％以上２２．０モル％以下、１６．０モル％以上２１．５モル％以下、１６．５モル％以上２１．０モル％以下、１７．０モル％以上２０．５モル％以下、１７．５モル％以上２０．０モル％以下、１８．０モル％以上１９．５モル％以下、又は１８．５モル％以上１９．０モル％以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の量のＡｌ２Ｏ３を含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、１４．０モル％以上２４．０モル％以下の量のＡｌ２Ｏ３を含む。
【0058】
ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３と同様に、Ｂ２Ｏ３をネットワーク形成剤としてガラス組成物に添加することによって、ガラス組成物の溶融性及び成形性が低減され得る。よってＢ２Ｏ３は、これらの特性を過剰に低減させない程度に添加してよい。実施形態では、ガラス組成物は、０モル％以上８．０モル％以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の量のＢ２Ｏ３を含んでよい。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、０．５モル％以上、例えば１．０モル％以上、１．５モル％以上、２．０モル％以上、２．５モル％以上、３．０モル％以上、３．５モル％以上、４．０モル％以上、４．５モル％以上、５．０モル％以上、５．５モル％以上、６．０モル％以上、６．５モル％以上、７．０モル％以上、又は７．５モル％以上の量のＢ２Ｏ３を含んでよい。実施形態では、ガラス組成物は、７．５モル％以下、例えば７．０モル％以下、６．５モル％以下、６．０モル％以下、５．５モル％以下、５．０モル％以下、４．５モル％以下、４．０モル％以下、３．５モル％以下、３．０モル％以下、２．５モル％以下、２．０モル％以下、１．５モル％以下、１．０モル％以下、又は０．５モル％以下のＢ２Ｏ３を含んでよい。実施形態では、以上の範囲のうちのいずれを他のいずれの範囲と組み合わせてよいことを理解されたい。しかしながら、また更なる実施形態では、ガラス組成物は、０．５モル％以上７．５モル％以下、例えば１．０モル％以上７．０モル％以下、１．５モル％以上６．５モル％以下、２．０モル％以上６．０モル％以下、２．５モル％以上５．５モル％以下、３．０モル％以上５．０モル％以下、３．５モル％以上４．５モル％以下、又は５．０モル％以上７．０モル％以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の量のＢ２Ｏ３を含む。
【0059】
ガラス組成物中にＬｉ２Ｏを含めることにより、イオン交換プロセスをより良好に制御でき、またガラスの軟化点が更に低下するため、ガラスの製造可能性が向上する。実施形態では、ガラス組成物は一般に、８．０モル％超かつ１８．０モル％以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の量のＬｉ２Ｏを含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、８．５モル％以上、例えば８．０モル％以上、８．５モル％以上、９．０モル％以上、９．５モル％以上、１０．０モル％以上、１０．５モル％以上、１１．０モル％以上、１１．５モル％以上、１２．０モル％以上、１２．５モル％以上、１３．０モル％以上、１３．５モル％以上、１４．０モル％以上、１４．５モル％以上、１５．０モル％以上、１５．５モル％以上、１６．０モル％以上、１６．５モル％以上、１７．０モル％以上、又は１７．５モル％以上の量のＬｉ２Ｏを含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、１７．５モル％以下、例えば１７．０モル％以下、１６．５モル％以下、１６．０モル％以下、１５．５モル％以下、１５．０モル％以下、１４．５モル％以下、１４．０モル％以下、１３．５モル％以下、１３．０モル％以下、１２．５モル％以下、１２．０モル％以下、１１．５モル％以下、１１．０モル％以下、１０．５モル％以下、１０．０モル％以下、９．５モル％以下、９．０モル％以下、又は８．５モル％以下の量のＬｉ２Ｏを含む。実施形態では、以上の範囲のうちのいずれを他のいずれの範囲と組み合わせてよいことを理解されたい。しかしながら、また更に他の実施形態では、ガラス組成物は、８．５モル％以上１７．５モル％以下、例えば９．０モル％以上１７．０モル％以下、９．５モル％以上１６．５モル％以下、１０．０モル％以上１６．０モル％以下、１０．５モル％以上１５．５モル％以下、１１．０モル％以上１５．０モル％以下、１１．５モル％以上１４．５モル％以下、１２．０モル％以上１４．０モル％以下、又は１２．５モル％以上１３．５モル％以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の量のＬｉ２Ｏを含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、８．０モル％超かつ１６．０モル％以下の量のＬｉ２Ｏを含む。
【0060】
実施形態によると、ガラス組成物は、Ｌｉ２Ｏ以外のアルカリ金属酸化物、例えばＮａ２Ｏも含んでよい。Ｎａ２Ｏはガラス組成物のイオン交換性を支援し、ガラス組成物の成形性を改善することにより、製造可能性を改善する。しかしながら、あまりに多量のＮａ２Ｏをガラス組成物に添加すると、ＣＴＥが低くなりすぎる場合があり、また融点が高くなりすぎる場合がある。実施形態では、ガラス組成物は一般に、０．５モル％以上８．０モル％以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の量のＮａ２Ｏを含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、１．０モル％以上、例えば１．５モル％以上、２．０モル％以上、２．５モル％以上、３．０モル％以上、３．５モル％以上、４．０モル％以上、４．５モル％以上、５．０モル％以上、５．５モル％以上、６．０モル％以上、６．５モル％以上、７．０モル％以上、又は７．５モル％以上の量のＮａ２Ｏを含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、７．５モル％以下、例えば７．０モル％以下、６．５モル％以下、６．０モル％以下、５．５モル％以下、５．０モル％以下、４．５モル％以下、４．０モル％以下、３．５モル％以下、３．０モル％以下、２．５モル％以下、２．０モル％以下、１．５モル％以下、又は１．０モル％以下の量のＮａ２Ｏを含む。実施形態では、以上の範囲のうちのいずれを他のいずれの範囲と組み合わせてよいことを理解されたい。しかしながら、また更に他の実施形態では、ガラス組成物は、１．０モル％以上７．５モル％以下、例えば１．５モル％以上７．０モル％以下、２．０モル％以上６．５モル％以下、２．５モル％以上６．０モル％以下、３．０モル％以上５．５モル％以下、３．５モル％以上５．０モル％以下、又は４．０モル％以上４．５モル％以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の量のＮａ２Ｏを含む。
【0061】
Ｎａ２Ｏと同様に、Ｋ２Ｏもまたイオン交換を促進し、圧縮応力層のＤＯＣを増大させる。しかしながら、Ｋ２Ｏを添加するとＣＴＥが低くなりすぎる場合があり、また融点が高くなりすぎる場合がある。いくつかの実施形態では、ガラス組成物はＫ２Ｏを含むことができる。実施形態では、ガラス組成物はカリウムを実質的に含まない。本明細書中で使用される場合、「実質的に含まない（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｆｒｅｅ）」は、ある成分が、最終的なガラス中に汚染物質として０．０１モル％未満等のごく少量だけ存在し得るものの、バッチ材料の成分としては添加されないことを意味する。他の実施形態では、Ｋ２Ｏはガラス組成物中に、１モル％未満の量で存在し得る。
【0062】
ＭｇＯはガラスの粘度を低下させ、これはガラスの成形性及び製造可能性を向上させる。また、ガラス組成物にＭｇＯを含めることによって、ガラス組成物の歪み点及びヤング率が改善され、またガラスのイオン交換性も改善され得る。しかしながら、あまりに多量のＭｇＯをガラス組成物に添加すると、望ましくないことに、ガラス組成物の密度及びＣＴＥが上昇する。実施形態では、ガラス組成物は一般に、０モル％超かつ１７．５モル％以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の濃度のＭｇＯを含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、０．５モル％以上、例えば１．０モル％以上、１．５モル％以上、２．０モル％以上、２．５モル％以上、３．０モル％以上、３．５モル％以上、４．０モル％以上、４．５モル％以上、５．０モル％以上、５．５モル％以上、６．０モル％以上、６．５モル％以上、７．０モル％以上、７．５モル％以上、８．０モル％以上、８．５モル％以上、９．０モル％以上、９．５モル％以上、１０．０モル％以上、１０．５モル％以上、１１．０モル％以上、１１．５モル％以上、１２．０モル％以上、１２．５モル％以上、１３．０モル％以上、１３．５モル％以上、１４．０モル％以上、１４．５モル％以上、１５．０モル％以上、１５．５モル％以上、１６．０モル％以上、１６．５モル％以上、又は１７．０モル％以上の量のＭｇＯを含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、１７．０モル％以下、例えば１６．５モル％以下、１６．０モル％以下、１５．５モル％以下、１５．０モル％以下、１４．５モル％以下、１４．０モル％以下、１３．５モル％以下、１３．０モル％以下、１２．５モル％以下、１２．０モル％以下、１１．５モル％以下、１１．０モル％以下、１０．５モル％以下、１０．０モル％以下、９．５モル％以下、９．０モル％以下、８．５モル％以下、８．０モル％以下、７．５モル％以下、７．０モル％以下、６．５モル％以下、６．０モル％以下、５．５モル％以下、５．０モル％以下、４．５モル％以下、４．０モル％以下、３．５モル％以下、３．０モル％以下、２．５モル％以下、２．０モル％以下、１．５モル％以下、１．０モル％以下、又は０．５モル％以下の量のＭｇＯを含む。実施形態では、以上の範囲のうちのいずれを他のいずれの範囲と組み合わせてよいことを理解されたい。しかしながら、他の実施形態では、ガラス組成物は、０．５モル％以上１７．０モル％以下、例えば１．０モル％以上１６．５モル％以下、１．５モル％以上１６．０モル％以下、２．０モル％以上１５．５モル％以下、２．５モル％以上１５．０モル％以下、３．０モル％以上１４．５モル％以下、３．５モル％以上１４．０モル％以下、４．０モル％以上１３．５モル％以下、４．５モル％以上１３．０モル％以下、５．０モル％以上１２．５モル％以下、５．５モル％以上１２．０モル％以下、６．０モル％以上１１．５モル％以下、６．５モル％以上１１．０モル％以下、７．０モル％以上１０．５モル％以下、７．５モル％以上１０．０モル％以下、８．０モル％以上９．５モル％以下、又は８．５モル％以上９．０モル％以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の量のＭｇＯを含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、０．５モル％超かつ１７．５モル％以下、又は０モル％超かつ１２．０モル％以下の量のＭｇＯを含む。
【0063】
ＣａＯはガラスの粘度を低下させ、これは成形性、歪み点及びヤング率を向上させ、またイオン交換性を改善し得る。しかしながら、あまりに多量のＣａＯをガラス組成物に添加すると、ガラス組成物の密度及びＣＴＥが上昇する。実施形態では、ガラス組成物は一般に、０モル％超かつ４．０モル％以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の濃度のＣａＯを含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、０．５モル％以上、例えば１．０モル％以上、１．５モル％以上、２．０モル％以上、２．５モル％以上、３．０モル％以上、又は３．５モル％以上の量のＣａＯを含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、３．５モル％以下、例えば３．０モル％以下、２．５モル％以下、２．０モル％以下、１．５モル％以下、１．０モル％以下、又は０．５モル％以下の量のＣａＯを含む。実施形態では、以上の範囲のうちのいずれを他のいずれの範囲と組み合わせてよいことを理解されたい。しかしながら、他の実施形態では、ガラス組成物は、０．５モル％以上３．５モル％以下、例えば１．０モル％以上３．０モル％以下、又は１．５モル％以上２．５モル％以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の量のＣａＯを含む。
【0064】
Ｌａ２Ｏ３はガラスの靭性を向上させ、またガラスのヤング率及び硬度を向上させる。しかしながら、あまりに多量のＬａ２Ｏ３をガラス組成物に添加すると、ガラスは失透しやすくなり、ガラスの製造可能性が低下する。実施形態では、ガラス組成物は一般に、０モル％以上２．５モル％以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の濃度のＬａ２Ｏ３を含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、０．５モル％以上、例えば１．０モル％以上、１．５モル％以上、又は２．０モル％以上の量のＬａ２Ｏ３を含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、２．０モル％以下、例えば１．５モル％以下、１．０モル％以下、又は０．５モル％以下の量のＬａ２Ｏ３を含む。実施形態では、以上の範囲のうちのいずれを他のいずれの範囲と組み合わせてよいことを理解されたい。しかしながら、他の実施形態では、ガラス組成物は、０．５モル％以上２．０モル％以下、例えば１．０モル％以上１．５モル％以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の量のＬａ２Ｏ３を含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物はＬａ２Ｏ３を含まないか、又は実質的に含まない。
【0065】
Ｙ２Ｏ３もまたガラスの靭性を向上させ、ガラスのヤング率及び硬度を向上させる。しかしながら、あまりに多量のＹ２Ｏ３をガラス組成物に添加すると、ガラスは失透しやすくなり、ガラスの製造可能性が低下する。実施形態では、ガラス組成物は、０モル％以上２．０モル％以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の濃度のＹ２Ｏ３を含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、０．５モル％以上、例えば１．０モル％以上、又は１．５モル％以上の量のＹ２Ｏ３を含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、１．５モル％以下、例えば１．０モル％以下、又は０．５モル％以下の量のＹ２Ｏ３を含む。実施形態では、以上の範囲のうちのいずれを他のいずれの範囲と組み合わせてよいことを理解されたい。しかしながら、他の実施形態では、ガラス組成物は、０．５モル％以上１．５モル％以下の量のＹ２Ｏ３を含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物はＹ２Ｏ３を含まないか、又は実質的に含まない。
【0066】
ＴｉＯ２もまた、ガラスの靭性の向上に寄与し、同時にガラスを軟化させる。しかしながら、あまりに多量のＴｉＯ２をガラス組成物に添加すると、ガラスは失透しやすくなり、望ましくない着色を呈する。実施形態では、ガラス組成物は、０モル％以上２．０モル％以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の濃度のＴｉＯ２を含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、０．５モル％以上、例えば１．０モル％以上、又は１．５モル％以上の量のＴｉＯ２を含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、１．５モル％以下、例えば１．０モル％以下、又は０．５モル％以下の量のＴｉＯ２を含む。実施形態では、以上の範囲のうちのいずれを他のいずれの範囲と組み合わせてよいことを理解されたい。しかしながら、他の実施形態では、ガラス組成物は、０．５モル％以上１．５モル％以下の量のＴｉＯ２を含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物はＴｉＯ２を含まないか、又は実質的に含まない。
【0067】
ＺｒＯ２はガラスの靭性に寄与する。しかしながら、あまりに多量のＺｒＯ２をガラス組成物に添加すると、ガラス中でのＺｒＯ２の可溶性が低いことを少なくとも部分的な理由として、望ましくないジルコニア包有物がガラス内に形成される場合がある。実施形態では、ガラス組成物は、０モル％以上２．５モル％以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の濃度のＺｒＯ２を含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、０．５モル％以上、例えば１．０モル％以上、１．５モル％以上、又は２．０モル％以上の量のＺｒＯ２を含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、２．０モル％以下、例えば１．５モル％以下、１．０モル％以下、又は０．５モル％の量のＺｒＯ２を含む。実施形態では、以上の範囲のうちのいずれを他のいずれの範囲と組み合わせてよいことを理解されたい。しかしながら、他の実施形態では、ガラス組成物は、０．５モル％以上２．０モル％以下、例えば１．０モル％以上１．５モル％以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の量のＺｒＯ２を含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物はＺｒＯ２を含まないか、又は実質的に含まない。
【0068】
ＳｒＯは、本明細書で開示されるガラス組成物の液相線温度を低下させる。実施形態では、ガラス組成物は、０モル％以上１．０モル％以下、例えば０．２モル％以上０．８モル％以下、又は０．４モル％以上０．６モル％以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の量のＳｒＯを含んでよい。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、０．２モル％以上、例えば０．４モル％以上、０．６モル％以上、又は０．８モル％以上の量のＳｒＯを含んでよい。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、０．８モル％以下、例えば０．６モル％以下、０．４モル％以下、又は０．２モル％以下の量のＳｒＯを含んでよい。いくつかの実施形態では、ガラス組成物はＳｒＯを含まないか、又は実質的に含まなくてよい。実施形態では、以上の範囲のうちのいずれを他のいずれの範囲と組み合わせてよいことを理解されたい。
【0069】
実施形態では、ガラス組成物は、Ｐ２Ｏ５を含まないか、又は実質的に含まなくてよい。ガラス組成物にＰ２Ｏ５を含めると、望ましくないことに、ガラス組成物の溶融性及び成形性が低下する場合があり、これによってガラス組成物の製造可能性が損なわれる。イオン交換による強化を意図したガラス組成物はＰ２Ｏ５を含んでよく、これにより、所望の圧縮応力又は圧縮深さを生成するために必要なイオン交換処理時間を削減すること等によって、イオン交換処理の速度を向上させる。本明細書に記載のガラス組成物にＰ２Ｏ５を含めることは、所望のイオン交換性能を達成するために必須ではない。そのため、Ｐ２Ｏ５をガラス組成物から排除することにより、ガラス組成物の製造可能性にマイナスの影響を与えるのと回避しながら、所望のイオン交換パフォーマンスを維持できる。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、０モル％以上５モル％以下の量のＰ２Ｏ５を含んでよい。
【0070】
実施形態では、ガラス組成物は任意に、１つ以上の清澄剤を含んでよい。いくつかの実施形態では、上記清澄剤は例えばＳｎＯ２を含んでよい。このような実施形態では、ＳｎＯ２はガラス組成物中に、０．２モル％以下、例えば０モル％以上０．１モル％以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の量で存在してよい。他の実施形態では、ＳｎＯ２はガラス組成物中に、０モル％以上０．２モル％以下、又は０．１モル％以上０．２モル％以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の量で存在してよい。いくつかの実施形態では、ガラス組成物はＳｎＯ２を含まないか、又は実質的に含まなくてよい。
【0071】
実施形態では、ガラス組成物は、ヒ素及びアンチモンのうちの一方又は両方を実質的に含まなくてよい。他の実施形態では、ガラス組成物は、ヒ素及びアンチモンのうちの一方又は両方を含まなくてよい。
【0072】
上述の個々の成分に加えて、本開示の実施形態によるガラス組成物は、該ガラス組成物が含有する高電場強度成分の濃度によって特性決定される場合がある。これらの高電場強度成分は、ガラスの靭性に寄与し、またガラスの硬度を向上させる。本明細書中で使用される場合、用語「高電場強度成分（ｈｉｇｈ ｆｉｅｌｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）」は、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ｌｉ２Ｏ、ＺｒＯ２、Ｌａ２Ｏ３、及びＹ２Ｏ３を含むグループを指す。ガラス中の高電場強度成分の濃度が低すぎると、望ましくないことにガラスの靭性が低下し、所望の破壊靭性を達成できない。更に、ガラス中の高電場強度成分の濃度が高すぎる場合、望ましくないことにガラスの製造可能性が低下する場合がある。実施形態では、ガラス組成物は、２３．０モル％超かつ５０．０モル％未満、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の濃度のＡｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋ＺｒＯ２＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３を含んでよい。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、２３．５モル％以上、例えば２４．０モル％以上、２５．０モル％以上、２６．０モル％以上、２７．０モル％以上、２８．０モル％以上、２９．０モル％以上、３０．０モル％以上、３１．０モル％以上、３２．０モル％以上、３３．０モル％以上、３４．０モル％以上、３５．０モル％以上、３６．０モル％以上、３７．０モル％以上、３８．０モル％以上、３９．０モル％以上、４０．０モル％以上、４１．０モル％以上、４２．０モル％以上、４３．０モル％以上、４４．０モル％以上、４５．０モル％以上、４６．０モル％以上、４７．０モル％以上、４８．０モル％以上、又は４９．０モル％以上の濃度のＡｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋ＺｒＯ２＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３を含んでよい。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、４９．５モル％以下、例えば４９．０モル％以下、４８．０モル％以下、４７．０モル％以下、４６．０モル％以下、４５．０モル％以下、４４．０モル％以下、４３．０モル％以下、４２．０モル％以下、４１．０モル％以下、４０．０モル％以下、３９．０モル％以下、３８．０モル％以下、３７．０モル％以下、３６．０モル％以下、３５．０モル％以下、３４．０モル％以下、３３．０モル％以下、３２．０モル％以下、３１．０モル％以下、３０．０モル％以下、２９．０モル％以下、２８．０モル％以下、２７．０モル％以下、２６．０モル％以下、２５．０モル％以下、又は２４．０モル％以下の濃度のＡｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋ＺｒＯ２＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３を含んでよい。実施形態では、以上の範囲のうちのいずれを他のいずれの範囲と組み合わせてよいことを理解されたい。しかしながら、他の実施形態では、ガラス組成物は、２３．５モル％以上４９．５モル％以下、例えば２４．０モル％以上４９．０モル％以下、２５．０モル％以上４８．０モル％以下、２６．０モル％以上４７．０モル％以下、２７．０モル％以上４６．０モル％以下、２８．０モル％以上４５．０モル％以下、２９．０モル％以上４４．０モル％以下、３０．０モル％以上４３．０モル％以下、３１．０モル％以上４２．０モル％以下、３２．０モル％以上４１．０モル％以下、３３．０モル％以上４０．０モル％以下、３４．０モル％以上３９．０モル％以下、３５．０モル％以上３８．０モル％以下、又は３６．０モル％以上３７．０モル％以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の濃度のＡｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋ＺｒＯ２＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３を含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、２５．０モル％以上４６．０モル％以下の濃度のＡｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋ＺｒＯ２＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３を含む。
【0073】
実施形態では、（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋ＭｇＯ）／Ａｌ２Ｏ３の関係は、０．９０以上１．３０未満であり、ここで各成分の濃度はモル％を単位とする。この関係はガラス組成物の溶融性を維持し、製造可能性の改善を可能とする。この関係において、ガラス組成物のＡｌ２Ｏ３濃度を、ガラスの製造可能性を改善する成分に対して平衡させる。Ａｌ２Ｏ３は、ガラスの靭性に対する最も強力な寄与因子の１つであるが、ガラスの製造可能性を低下させる。Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋ＭｇＯ（これらはそれぞれ、ガラスの製造可能性を改善する）の合計含有量に対して、Ａｌ２Ｏ３の効果を平衡させることにより、ガラス組成物は、高い破壊靭性及び望ましい製造可能性を提供する。いくつかの実施形態では、比（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋ＭｇＯ）／Ａｌ２Ｏ３は０．９５以上、例えば１．００以上、１．０５以上、１．１０以上、１．１５以上、１．２０以上、又は１．２５以上である。いくつかの実施形態では、比（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋ＭｇＯ）／Ａｌ２Ｏ３は１．２５以下、例えば１．２０以下、１．１５以下、１．１０以下、１．０５以下、１．００以下、又は０．９５以下である。実施形態では、以上の範囲のうちのいずれを他のいずれの範囲と組み合わせてよいことを理解されたい。しかしながら、他の実施形態では、比（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋ＭｇＯ）／Ａｌ２Ｏ３は０．９５以上１．２５以下、例えば１．００以上１．２０以下、又は１．０５以上１．１５以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内である。いくつかの実施形態では、比（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋ＭｇＯ）／Ａｌ２Ｏ３は、０．９０超かつ１．００以下である。
【0074】
実施形態では、本明細書に記載のガラスは、以下の式Ｉの値によっても特性決定できる：
式Ｉ＝５．６３１＋０．１４８・Ａｌ２Ｏ３＋０．１４２・Ｂ２Ｏ３－０．０６２・ＣａＯ－０．１８８・Ｋ２Ｏ＋０．０３０・ＭｇＯ－０．０９９・Ｎａ２Ｏ－０．０４３・Ｌｉ２Ｏ－０．１８８・Ｐ２Ｏ５＋０．０２０・ＺｎＯ－０．０６２・ＳｒＯ＋０．２００・ＺｒＯ２
ここで各成分の量はモル％を単位とする。式Ｉの値は破壊靭性と正の相関を示す。実施形態では、所望の破壊靭性を呈する本明細書に記載のガラスは、式Ｉの値が６．５以上、例えば７．０以上、７．５以上、８．０以上、８．５以上、又は９．０以上である。実施形態では、ガラスは、式Ｉの値が６．５以上９．５以下、例えば７．０以上９．０以下、７．５以上８．５以下、８．０、又はこれらの端点のうちのいずれによって形成されるあらゆる全ての部分範囲内であってよい。
式Ｉ＝５．６３１＋０．１４８・Ａｌ２Ｏ３＋０．１４２・Ｂ２Ｏ３－０．０６２・ＣａＯ－０．１８８・Ｋ２Ｏ＋０．０３０・ＭｇＯ－０．０９９・Ｎａ２Ｏ－０．０４３・Ｌｉ２Ｏ－０．１８８・Ｐ２Ｏ５＋０．０２０・ＺｎＯ－０．０６２・ＳｒＯ＋０．２００・ＺｒＯ２
ここで各成分の量はモル％を単位とする。式Ｉの値は破壊靭性と正の相関を示す。実施形態では、所望の破壊靭性を呈する本明細書に記載のガラスは、式Ｉの値が６．５以上、例えば７．０以上、７．５以上、８．０以上、８．５以上、又は９．０以上である。実施形態では、ガラスは、式Ｉの値が６．５以上９．５以下、例えば７．０以上９．０以下、７．５以上８．５以下、８．０、又はこれらの端点のうちのいずれによって形成されるあらゆる全ての部分範囲内であってよい。
【0075】
ここまでに開示したアルカリアルミノシリケートガラス組成物の物理的特性について、これより議論する。これらの物理的特性は、実施例を参照して以下で更に詳細に議論されるように、アルカリアルミノシリケートガラス組成物の成分量を修正することによって、達成できる。
【0076】
実施形態によるガラス組成物は、高い破壊靭性を有する。いずれの特定の理論によって束縛されることを望むものではないが、高い破壊靭性は、ガラス組成物に、改善された落下性能を付与できる。破壊靭性はＫ１Ｃ値を指し、これは、シェブロンノッチ付きショートバー法又はダブルトーション法で測定される。Ｋ１Ｃ値の測定に利用されるシェブロンノッチ付きショートバー（ｃｈｅｖｒｏｎ ｎｏｔｃｈｅｄ ｓｈｏｒｔ ｂａｒ：ＣＮＳＢ）法は、Ｙ＊ｍをＢｕｂｓｅｙ， Ｒ．Ｔ． ｅｔ ａｌ．，“Ｃｌｏｓｅｄ‐Ｆｏｒｍ Ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｃｒａｃｋ‐Ｍｏｕｔｈ Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｓｔｒｅｓｓ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｆａｃｔｏｒｓ ｆｏｒ Ｃｈｅｖｒｏｎ‐Ｎｏｔｃｈｅｄ Ｓｈｏｒｔ Ｂａｒ ａｎｄ Ｓｈｏｒｔ Ｒｏｄ Ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ，” ＮＡＳＡ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｍｅｍｏｒａｎｄｕｍ ８３７９６， ｐｐ．１‐３０（１９９２年１０月）の式５を用いて計算することを除いて、Ｒｅｄｄｙ， Ｋ．Ｐ．Ｒ． ｅｔ ａｌ，“Ｆｒａｃｔｕｒｅ Ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｇｌａｓｓ ａｎｄ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｕｓｉｎｇ Ｃｈｅｖｒｏｎ‐Ｎｏｔｃｈｅｄ Ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ，”Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．， ７１［６］， Ｃ‐３１０‐Ｃ‐３１３（１９８８年）に開示されている。Ｋ１Ｃ値の測定に利用されるダブルトーション法及び器具は、Ｓｈｙａｍ， Ａ． ａｎｄ Ｌａｒａ‐Ｃｕｒｚｉｏ， Ｅ．，“Ｔｈｅ ｄｏｕｂｌｅ‐ｔｏｒｓｉｏｎ ｔｅｓｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ ａｎｄ ｓｌｏｗ ｃｒａｃｋ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌｓ：ａ ｒｅｖｉｅｗ，”Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．，４１， ｐｐ．４０９３‐４１０４（２００６年）に記載されている。ダブルトーション測定法は一般に、シェブロンノッチ付きショートバー法よりもわずかに高いＫ１Ｃ値を生成する。更に、Ｋ１Ｃ値を、強化されていないガラス物品で測定する。例えばガラス物品のイオン交換前にＫ１Ｃ値を測定する。
【0077】
いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、少なくとも０．７５、例えば少なくとも０．７６、少なくとも０．７７、少なくとも０．７８、少なくとも０．７９、少なくとも０．８０、少なくとも０．８１、少なくとも０．８２、少なくとも０．８３、少なくとも０．８４、少なくとも０．８５、少なくとも０．８６、少なくとも０．８７、少なくとも０．８８、少なくとも０．８９、少なくとも０．９０、少なくとも０．９１、少なくとも０．９２、少なくとも０．９３、少なくとも０．９４、少なくとも０．９５、又は少なくとも０．９６の、ＣＮＳＢ法で測定されたＫ１Ｃ値を呈する。実施形態では、ガラス組成物は、０．７５以上１．００以下、例えば０．７６以上０．９９以下、０．７７以上０．９８以下、０．７８以上０．９７以下、０．７９以上０．９６以下、０．８０以上０．９５以下、０．８１以上０．９４以下、０．８２以上０．９３以下、０．８３以上０．９２以下、０．８４以上０．９１以下、０．８５以上０．９０以下、０．８６以上０．８９以下、又は０．８７以上０．８８以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の、ＣＮＳＢ法で測定されたＫ１Ｃ値を呈する。
【0078】
いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、少なくとも０．８０、例えば少なくとも０．８１、少なくとも０．８２、少なくとも０．８３、少なくとも０．８４、少なくとも０．８５、少なくとも０．８６、少なくとも０．８７、少なくとも０．８８、少なくとも０．８９、少なくとも０．９０、少なくとも０．９１、少なくとも０．９２、少なくとも０．９３、少なくとも０．９４、少なくとも０．９５、少なくとも０．９６、少なくとも０．９７、少なくとも０．９８、少なくとも０．９９、少なくとも１．００、少なくとも１．０１、少なくとも１．０２、少なくとも１．０３、少なくとも１．０４、少なくとも１．０５、少なくとも１．０６、少なくとも１．０７、少なくとも１．０８、少なくとも１．０９、少なくとも１．１０、少なくとも１．１１、少なくとも１．１２、少なくとも１．１３、少なくとも１．１４、又は少なくとも１．１５の、ダブルトーション法で測定されたＫ１Ｃ値を呈する。実施形態では、ガラス組成物は、０．８０以上１．２０以下、例えば０．８１以上１．１９以下、０．８２以上１．１８以下、０．８３以上１．１７以下、０．８４以上１．１６以下、０．８５以上１．１５以下、０．８６以上１．１４以下、０．８７以上１．１３以下、０．８８以上１．１２以下、０．８９以上１．１１以下、０．９０以上１．１０以下、０．９１以上１．０９以下、０．９２以上１．０８以下、０．９３以上１．０７以下、０．９４以上１．０６以下、０．９５以上１．０５以下、０．９６以上１．０４以下、０．９７以上１．０３以下、０．９８以上１．０２以下、０．９９以上１．０１以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の、ダブルトーション法で測定されたＫ１Ｃ値を呈する。
【0079】
実施形態では、液相粘度は１０００ｋＰ以下、例えば８００ｋＰ以下、６００ｋＰ以下、４００ｋＰ以下、２００ｋＰ以下、１００ｋＰ以下、又は７５ｋＰ以下である。他の実施形態では、液相粘度は２０ｋＰ以上、例えば４０ｋＰ以上、６０ｋＰ以上、８０ｋＰ以上、１００ｋＰ以上、１２０ｋＰ以上、１４０ｋＰ以上、又は１６０ｋＰ以上である。実施形態では、以上の範囲のうちのいずれを他のいずれの範囲と組み合わせてよいことを理解されたい。しかしながら、また更に他の実施形態では、液相粘度は２０ｋＰ以上１０００ｋＰ以下、例えば４０ｋＰ以上９００ｋＰ以下、６０ｋＰ以上８００ｋＰ以下、又は８０ｋＰ以上７００ｋＰ以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内である。液相粘度は以下の方法によって決定される。まず、ガラスの液相線温度を、ＡＳＴＭ Ｃ８２９‐８１（２０１５年）「勾配炉法によるガラスの液相線温度の測定のための標準的技法（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｌｉｑｕｉｄｕｓ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ Ｇｌａｓｓ ｂｙ ｔｈｅ Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｆｕｒｎａｃｅ Ｍｅｔｈｏｄ）」に従って測定する。次に上記液相線温度におけるガラスの粘度を、ＡＳＴＭ Ｃ９６５‐９６（２０１２年）「軟化点を超えたガラスの粘度の測定のための標準的技法（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｏｆ Ｇｌａｓｓ Ａｂｏｖｅ ｔｈｅ Ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ Ｐｏｉｎｔ）」に従って測定する。
【0080】
ガラス組成物へのリチウムの添加は、ガラス組成物のヤング率（Ｅ）、剛性率（Ｇ）、及びポアソン比（ν）にも影響を及ぼす。実施形態では、ガラス組成物のヤング率（Ｅ）は、７５ＧＰａ以上１００ＧＰａ以下、例えば７６ＧＰａ以上９９ＧＰａ以下、７７ＧＰａ以上９８ＧＰａ以下、７８ＧＰａ以上９７ＧＰａ以下、７９ＧＰａ以上９６ＧＰａ以下、８０ＧＰａ以上９５ＧＰａ以下、８１ＧＰａ以上９４ＧＰａ以下、８２ＧＰａ以上９３ＧＰａ以下、８３ＧＰａ以上９２ＧＰａ以下、８４ＧＰａ以上９１ＧＰａ以下、８５ＧＰａ以上９０ＧＰａ以下、８６ＧＰａ以上８９ＧＰａ以下、又は８７ＧＰａ以上８８ＧＰａ以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内であってよい。本開示中に記載されているヤング率の値は、ＡＳＴＭ Ｅ２００１‐１３「金属部品及び非金属部品の両方において欠陥を検出するための共鳴超音波分光法に関する標準ガイド（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｇｕｉｄｅ ｆｏｒ Ｒｅｓｏｎａｎｔ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｆｏｒ Ｄｅｆｅｃｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｂｏｔｈ Ｍｅｔａｌｌｉｃ ａｎｄ Ｎｏｎ‐ｍｅｔａｌｌｉｃ Ｐａｒｔｓ）」に記載された、一般的なタイプの共鳴超音波分光技法によって測定された値を指す。
【0081】
いくつかの実施形態によると、ガラス組成物は、３０ＧＰａ以上４０ＧＰａ以下、例えば３１ＧＰａ以上３９ＧＰａ以下、３２ＧＰａ以上３８ＧＰａ以下、３３ＧＰａ以上３７ＧＰａ以下、又は３４ＧＰａ以上３６ＧＰａ以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の剛性率を有してよい。他の実施形態ではガラス組成物は、２６ＧＰａ以上３５ＧＰａ以下、２７ＧＰａ以上３５ＧＰａ以下、２８ＧＰａ以上３５ＧＰａ以下、２９ＧＰａ以上３５ＧＰａ以下、３０ＧＰａ以上３５ＧＰａ以下、３１ＧＰａ以上３５ＧＰａ以下、３２ＧＰａ以上３５ＧＰａ以下、３３ＧＰａ以上３５ＧＰａ以下、又は３４ＧＰａ以上３５ＧＰａ以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の剛性率を有してよい。更に他の実施形態では、ガラス組成物は、２５ＧＰａ以上３４ＧＰａ以下、２５ＧＰａ以上３３ＧＰａ以下、２５ＧＰａ以上３２ＧＰａ以下、２５ＧＰａ以上３１ＧＰａ以下、２５ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下、２５ＧＰａ以上２９ＧＰａ以下、２５ＧＰａ以上２８ＧＰａ以下、２５ＧＰａ以上２７ＧＰａ以下、又は２５ＧＰａ以上２６ＧＰａ以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の剛性率（Ｇ）を有してよい。本開示中に記載されている剛性率の値は、ＡＳＴＭ Ｅ２００１‐１３「金属部品及び非金属部品の両方において欠陥を検出するための共鳴超音波分光法に関する標準ガイド（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｇｕｉｄｅ ｆｏｒ Ｒｅｓｏｎａｎｔ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｆｏｒ Ｄｅｆｅｃｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｂｏｔｈ Ｍｅｔａｌｌｉｃ ａｎｄ Ｎｏｎ‐ｍｅｔａｌｌｉｃ Ｐａｒｔｓ）」に記載された、一般的なタイプの共鳴超音波分光技法によって測定された値を指す。
【0082】
いくつかの実施形態によると、ガラス組成物は、０．２０以上０．２６以下、例えば０．２１以上０．２５以下、０．２２以上０．２４以下、約０．２３、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内のポアソン比（ν）を有してよい。本開示中に記載されているポアソン比の値は、ＡＳＴＭ Ｅ２００１‐１３「金属部品及び非金属部品の両方において欠陥を検出するための共鳴超音波分光法に関する標準ガイド（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｇｕｉｄｅ ｆｏｒ Ｒｅｓｏｎａｎｔ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｆｏｒ Ｄｅｆｅｃｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｂｏｔｈ Ｍｅｔａｌｌｉｃ ａｎｄ Ｎｏｎ‐ｍｅｔａｌｌｉｃ Ｐａｒｔｓ）」に記載された、一般的なタイプの共鳴超音波分光技法によって測定された値を指す。
【0083】
以上の組成物から、実施形態によるガラス物品を、スロット成形、フロート成形、圧延プロセス、フュージョン成形プロセス等といったいずれの好適な方法で成形してよい。
【0084】
ガラス組成物、及び該ガラス組成物から製造された物品は、成形方法によって特性決定できる。例えばガラス物品は、フロート成形可能である（即ちフロートプロセスによって成形される）こと、ダウンドロー可能であること、及び特にフュージョン成形可能であるか又はスロットドロー可能である（即ちフュージョンドロープロセス又はスロットドロープロセスによって成形される）ことを特徴としてよい。
【0085】
本明細書に記載のガラス物品のいくつかの実施形態は、ダウンドロープロセスで成形してよい。ダウンドロープロセスは、比較的美しい状態の表面を有する均一な厚さのガラス物品を生成する。ガラス物品の平均曲げ強度は、表面の傷の量及びサイズによって制御されるため、接触が最小限である美しい状態の表面は、比較的高い初期強度を有する。更に、ダウンドロー加工されたガラス物品は、極めて平坦で平滑な表面を有し、これはその最終的な用途において、コストがかかる研削及び研磨を行うことなく使用できる。
【0086】
ガラス物品のいくつかの実施形態は、フュージョン成形可能（即ちフュージョンドロープロセスを用いて成形可能）なものとして説明できる。フュージョンプロセスは、溶融ガラス原材料を受け入れるためのチャネルを有する、ドロー加工用タンクを使用する。このチャネルは、チャネルの両側に、チャネルの長さに沿って、頂部で開口した堰を有する。チャネルが溶融材料で満たされると、溶融ガラスはこの堰からあふれる。溶融ガラスは重力によって、ドロー加工用タンクの外側表面を、２つの流動ガラスフィルムとして流れ落ちる。ドロー加工用タンクのこれらの外側表面は、下方かつ内向きに延在して、ドロー加工用タンクの下方の縁部において接合する。これら２つの流動ガラスフィルムはこの縁部で接合して融合し、単一の流動ガラス物品を形成する。融合線が形成され、ここで２つの流動ガラスフィルムが１つに融合する。融合線の存在は、フュージョンドロー加工されたガラス物品を同定する１つの方法である。融合線は、ガラスを光学顕微鏡下で観察した場合に、光学的な歪みとして確認できる。フュージョンドロー法は、チャネルを越えて流れる２つのガラスフィルムが１つに融合するため、結果として得られるガラス物品の外側表面が装置のいずれの部分にも接触しないという利点を提供する。従って、フュージョンドロー加工されたガラス物品の表面特性は、このような接触に影響されない。
【0087】
ガラス物品のいくつかの実施形態は、スロットドロープロセスで成形してよい。スロットドロープロセスは、フュージョンドロー法とは異なっている。スロットドロープロセスでは、溶融原材料ガラスをドロー加工用タンクに供給する。ドロー加工用タンクの底部は開放スロットを有し、これは、上記スロットの長さに沿って延在するノズルを備える。溶融ガラスはこのスロット／ノズルを通って流れ、連続したガラス系物品として、アニーリング領域内に向かって下方へと流れる。
【0088】
１つ以上の実施形態では、本明細書に記載のガラス物品は、非晶質微小構造を示してよく、結晶又は微結晶を実質的に含まなくてよい。換言すれば、いくつかの実施形態では、ガラス物品はガラスセラミック材料を除外する。
【0089】
上述のように、実施形態では、アルカリアルミノシリケートガラス組成物をイオン交換等によって強化して、限定するものではないがディスプレイカバー用のガラスといった用途のための、損傷耐性を有するガラスを作製できる。図１を参照すると、ガラスは、ガラスの表面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延在する、圧縮応力下の第１の領域（例えば図１の第１の圧縮層１２０及び第２の圧縮層１２２）と、ガラスのＤＯＣから中央又は内部領域へと延在する、引張応力又は中心張力（ＣＴ）下の第２の領域（例えば図１の中央領域１３０）とを有する。本明細書中で使用される場合、ＤＯＣは、ガラス物品内の応力が圧縮応力から引張応力に変化する深さを指す。ＤＯＣでは、応力が正の（圧縮）応力から負の（引張）応力に遷移するため、応力は応力値０を示す。
【0090】
当該技術分野において通常用いられてきた慣例によると、圧縮又は圧縮応力は負（＜０）の応力として表され、張力又は引張応力は正（＞０）の応力として表される。しかしながら本記載全体を通して、ＣＳは正の値又は絶対値として表される。即ち本明細書中に記載される場合、ＣＳ＝｜ＣＳ｜である。圧縮応力（ＣＳ）はガラスの表面において最大値を有し、ＣＳは、ある関数に従って、表面からの距離ｄと共に変化する。図１を再び参照すると、第１のセグメント１２０は、第１の表面１１０から深さｄ１まで延在し、第２のセグメント１２２は、第２の表面１１２から深さｄ２まで延在する。これらのセグメントは合わせて、ガラス１００の圧縮又はＣＳを画定する。（表面ＣＳを含む）圧縮応力は、折原製作所（日本）製ＦＳＭ‐６０００等の市販の機器を用いて、表面応力メータ（ＦＳＭ）で測定される。表面応力測定は、応力光係数（ｓｔｒｅｓｓ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ：ＳＯＣ）の正確な測定に依存し、これはガラスの複屈折に関係する。ＳＯＣは、ＡＳＴＭ規格Ｃ７７０‐１６「ガラスの応力光係数の測定のための標準試験法（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｇｌａｓｓ Ｓｔｒｅｓｓ‐Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）」（その内容全体は参照により本出願に援用される）に記載された手順Ｃ（ガラスディスク法）に従って測定される。
【0091】
いくつかの実施形態では、ガラス物品のＣＳは、４００ＭＰａ以上８００ＭＰａ以下、例えば４２５ＭＰａ以上７７５ＭＰａ以下、４５０ＭＰａ以上７５０ＭＰａ以下、４７５ＭＰａ以上７２５ＭＰａ以下、５００ＭＰａ以上７００ＭＰａ以下、５２５ＭＰａ以上６７５ＭＰａ以下、５５０ＭＰａ以上６５０ＭＰａ以下、又は５７５ＭＰａ以上６２５ＭＰａ以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内である。
【0092】
１つ以上の実施形態では、Ｎａ＋及びＫ＋イオンをガラス物品中へと交換し、Ｎａ＋イオンは、Ｋ＋イオンに比べてガラス物品中の更に深い深さまで拡散する。Ｋ＋イオンの侵入の深さ（「カリウムＤＯＬ」）は、イオン交換プロセスの結果としてのカリウムの侵入の深さを表すため、ＤＯＣから区別される。カリウムＤＯＬは典型的には、本明細書に記載の物品に関するＤＯＣより小さい。カリウムＤＯＬは、折原製作所（日本）製の市販のＦＳＭ‐６０００表面応力メータ等の表面応力メータを用いて測定され、これは、ＣＳ測定に関して上述されているように、応力光係数（ＳＯＣ）の正確な測定に依存している。第１の圧縮層１２０及び第２の圧縮層１２２それぞれのカリウムＤＯＬは、５μｍ以上３０μｍ以下、例えば６μｍ以上２５μｍ以下、７μｍ以上２０μｍ以下、８μｍ以上１５μｍ以下、又は９μｍ以上１０μｍ以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内である。他の実施形態では、第１の圧縮層１２０及び第２の圧縮層１２２それぞれのカリウムＤＯＬは、６μｍ以上３０μｍ以下、例えば１０μｍ以上３０μｍ以下、１５μｍ以上３０μｍ以下、２０μｍ以上３０μｍ以下、又は２５μｍ以上３０μｍ以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内である。更に他の実施形態では、第１の圧縮層１２０及び第２の圧縮層１２２それぞれのカリウムＤＯＬは、５μｍ以上２５μｍ以下、例えば５μｍ以上２０μｍ以下、５μｍ以上１５μｍ以下、又は５μｍ以上１０μｍ以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内である。
【0093】
両方の主面（図１の１１０、１１２）の圧縮応力は、ガラスの中央領域（１３０）に貯蔵された張力と平衡する。最大中心張力（ＣＴ）及びＤＯＣ値は、当該技術分野において公知の散乱光偏光器（ＳＣＡＬＰ）を用いて測定される。屈折近接場（ＲＮＦ）法又はＳＣＡＬＰを用いて、応力プロファイルを測定してよい。ＲＮＦ法を利用して応力プロファイルを測定する場合、ＳＣＡＬＰによって提供される最大ＣＴ値をＲＮＦ法において利用する。特に、ＲＮＦによって測定される応力プロファイルは、ＳＣＡＬＰ測定によって提供される最大ＣＴ値に対して平衡化及び較正された力である。ＲＮＦ法は、米国特許第８，８５４，６２３号明細書「（ガラス試料のプロファイル特徴を測定するためのシステム及び方法（Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ａ ｐｒｏｆｉｌｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ａ ｇｌａｓｓ ｓａｍｐｌｅ）」に記載されており、この文献はその全体が参照により本出願に援用される。特にＲＮＦ法は：ガラス物品を基準ブロックに隣接させて配置するステップ；１Ｈｚ～５０Ｈｚの速度において直交偏光間で切り替えられる、偏光切り替え光ビームを生成するステップ；偏光切り替え光ビームの出力の量を測定するステップ；及び偏光切り替え基準信号を生成するステップを含み、直交偏光それぞれにおいて測定された出力の量は、互いの５０％以内である。上記方法は更に：上記偏光切り替え光ビームを、ガラス試料及び基準ブロックを通して、ガラス試料中の異なる複数の深さまで伝送するステップ；次に、伝送された上記偏光切り替え光ビームを、中継用光学系を用いて、信号光検出器へと中継するステップを含み、上記信号光検出器は、偏光切り替え検出器信号を生成する。上記方法はまた：上記検出器信号を基準信号で除算して、正規化検出器信号を形成するステップ；及びガラス試料のプロファイル特徴を、上記正規化検出器信号から決定するステップを含む。
【0094】
実施形態では、ガラス物品は、６０ＭＰａ以上、例えば７０ＭＰａ以上、８０ＭＰａ以上、９０ＭＰａ以上、１００ＭＰａ以上、１１０ＭＰａ以上、１２０ＭＰａ以上、１３０ＭＰａ以上、１４０ＭＰａ以上、又は１５０ＭＰａ、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の最大ＣＴを有してよい。いくつかの実施形態では、ガラス物品は、２００ＭＰａ以下、例えば１９０ＭＰａ以下、１８０ＭＰａ以下、１７０ＭＰａ以下、１６０ＭＰａ以下、１５０ＭＰａ以下、１４０ＭＰａ以下、１３０ＭＰａ以下、１２０ＭＰａ以下、１１０ＭＰａ以下、１００ＭＰａ以下、９０ＭＰａ以下、８５ＭＰａ以下、又は８０ＭＰａ以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の最大ＣＴを有してよい。実施形態では、以上の範囲のうちのいずれを他のいずれの範囲と組み合わせてよいことを理解されたい。しかしながら、他の実施形態では、ガラス物品は、６０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下、例えば７０ＭＰａ以上１９０ＭＰａ以下、８０ＭＰａ以上１８０ＭＰａ以下、９０ＭＰａ以上１７０ＭＰａ以下、１００ＭＰａ以上１６０ＭＰａ以下、１１０ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下、又は１２０ＭＰａ以上１４０ＭＰａ以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の最大ＣＴを有してよい。
【0095】
上述のように、ＤＯＣは、当該技術分野において公知の散乱光偏光器（ＳＣＡＬＰ）を用いて測定される。ＤＯＣは、本明細書中のいくつかの実施形態では、ガラス物品の厚さ（ｔ）の一部分として提供される。実施形態では、ガラス物品は、０．１５ｔ以上０．２５ｔ以下、例えば０．１８ｔ以上０．２２ｔ以下、又は０．１９ｔ以上０．２１ｔ以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の、圧縮深さ（ＤＯＣ）を有してよい。他の実施形態では、ガラス物品は、０．１６以上０．２ｔ以下、例えば０．１７ｔ以上０．２５ｔ以下、０．１８ｔ以上０．２５ｔ以下、０．１９ｔ以上０．２５ｔ以下、０．２０ｔ以上０．２５ｔ以下、０．２１ｔ以上０．２５ｔ以下、０．２２ｔ以上０．２５ｔ以下、０．２３ｔ以上０．２５ｔ以下、又は０．２４ｔ以上０．２５ｔ以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の、ＤＯＣを有してよい。更に他の実施形態では、ガラス物品は、０．１５ｔ以上０．２４ｔ以下、例えば０．１５ｔ以上０．２３ｔ以下、０．１５ｔ以上０．２２ｔ以下、０．１５ｔ以上０．２１ｔ以下、０．１５ｔ以上０．２０ｔ以下、０．１５ｔ以上０．１９ｔ以下、０．１５ｔ以上０．１８ｔ以下、０．１５ｔ以上０．１７ｔ以下、又は０．１５ｔ以上０．１６ｔ以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の、ＤＯＣを有してよい。いくつかの実施形態では、ガラス物品は少なくとも０．２０ｔのＤＯＣを有してよい。
【0096】
圧縮応力層は、ガラスをイオン交換溶液に曝露することによって、ガラス中に形成できる。複数の実施形態では、イオン交換溶液は溶融硝酸塩であってよい。いくつかの実施形態では、イオン交換溶液は、溶融ＫＮＯ３、溶融ＮａＮＯ３、又はこれらの組み合わせであってよい。特定の実施形態では、イオン交換溶液は、約９５％未満の溶融ＫＮＯ３、例えば約９０％未満の溶融ＫＮＯ３、約８０％未満の溶融ＫＮＯ３、約７０％未満の溶融ＫＮＯ３、約６０％未満の溶融ＫＮＯ３、又は約５０％未満の溶融ＫＮＯ３を含んでよい。特定の実施形態では、イオン交換溶液は、少なくとも約５％の溶融ＮａＮＯ３、例えば少なくとも約１０％の溶融ＮａＮＯ３、少なくとも約２０％の溶融ＮａＮＯ３、少なくとも約３０％の溶融ＮａＮＯ３、又は少なくとも約４０％の溶融ＮａＮＯ３を含んでよい。他の実施形態では、イオン交換溶液は、約９５％の溶融ＫＮＯ３及び約５％の溶融ＮａＮＯ３、約９４％の溶融ＫＮＯ３及び約６％の溶融ＮａＮＯ３、約９３％の溶融ＫＮＯ３及び約７％の溶融ＮａＮＯ３、約８０％の溶融ＫＮＯ３及び約２０％の溶融ＮａＮＯ３、約７５％の溶融ＫＮＯ３及び約２５％の溶融ＮａＮＯ３、約７０％の溶融ＫＮＯ３及び約３０％の溶融ＮａＮＯ３、約６５％の溶融ＫＮＯ３及び約３５％の溶融ＮａＮＯ３、又は約６０％の溶融ＫＮＯ３及び約４０％の溶融ＮａＮＯ３、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内を含んでよい。複数の実施形態では、例えば亜硝酸ナトリウム若しくはカリウム、リン酸ナトリウム若しくはカリウム、又は硫酸ナトリウム若しくはカリウムといった、他のナトリウム及びカリウム塩を、イオン交換溶液中で使用してよい。いくつかの実施形態では、イオン交換溶液は、ＬｉＮＯ３等のリチウム塩を含んでよい。
【0097】
ガラス組成物は：上記ガラス組成物から作製されたガラス物品をイオン交換溶液の浴中に浸漬させること；イオン交換溶液を、上記ガラス組成物から作製されたガラス物品に噴霧すること；又はイオン交換溶液を、上記ガラス組成物から作製されたガラス物品に、他の手段で物理的に塗布することによって、イオン交換溶液に曝露してよい。ガラス組成物への曝露時、イオン交換溶液は、複数の実施形態によると、４００℃以上５００℃以下、例えば４１０℃以上４９０℃以下、４２０℃以上４８０℃以下、４３０℃以上４７０℃以下、又は４４０℃以上４６０℃以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の温度であってよい。複数の実施形態では、ガラス組成物は、４時間以上４８時間以下、例えば８時間以上４４時間以下、１２時間以上４０時間以下、１６時間以上３６時間以下、２０時間以上３２時間以下、又は２４時間以上２８時間以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の持続時間にわたって、イオン交換溶液に曝露してよい。
【0098】
イオン交換プロセスは、例えば米国特許出願公開第２０１６／０１０２０１１号明細書（この文献はその全体が参照により本出願に援用される）で開示されているような、改善された圧縮応力プロファイルを提供する加工条件下の、イオン交換溶液中で実施してよい。いくつかの実施形態では、イオン交換プロセスは、米国特許出願公開第２０１６／０１０２０１４号明細書（この文献はその全体が参照により本出願に援用される）に記載されている応力プロファイルのような放物線状の応力プロファイルをガラス物品中で形成するように選択してよい。
【0099】
イオン交換プロセスの実施後、ガラス物品の表面の組成は、成形後すぐのガラス物品（即ちイオン交換プロセスを受ける前のガラス物品）の組成とは異なり得ることを理解されたい。これは、成形後すぐのガラス中のあるタイプのアルカリ金属イオン、例えばＬｉ＋又はＮａ＋等が、それぞれ更に大きなアルカリ金属イオン、例えばＮａ＋又はＫ＋で置換されることによって起こる。しかしながら、実施形態では、ガラス物品の深さの中心又は中心付近のガラス組成物は、成形後すぐのガラス物品の組成を依然として有する。
【0100】
本明細書で開示されているガラス物品は、ディスプレイを備えた物品（即ちディスプレイ物品）（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等を含む消費者向け電子機器）、建築用物品、輸送用物品（例えば自動車、鉄道、航空機、船舶等）、家電物品、又はある程度の透明性、耐擦傷性、耐摩擦性若しくはこれらの組み合わせを必要とするいずれの物品といった、別の物品に組み込むことができる。本明細書で開示されているガラス物品のいずれを組み込んだ例示的な物品を、図２Ａ及び２Ｂに示す。具体的には、図２Ａ及び２Ｂは：前面２０４、背面２０６及び側面２０８を有するハウジング２０２；少なくとも部分的に又は全体的に上記ハウジング内にある、少なくともコントローラ、メモリ及びディスプレイ２１０を上記ハウジングの前面に又は前面に隣接して含む、電子構成部品（図示せず）；並びに上記ハウジングの前面に又は前面全体にわたり、上記ディスプレイを覆うように配置されたカバー基板２１２を含む、消費者向け電子デバイス２００を示す。いくつかの実施形態では、カバー基板２１２は、本明細書で開示されているガラス物品のいずれを含んでよい。
【実施例】
【0101】
以下の実施例によって実施形態を更に明らかにする。これらの実施例は、上述の実施形態に対する限定ではないことを理解されたい。
【0102】
以下の表１に列挙された成分を有するガラス組成物を、従来のガラス形成方法で調製した。表１では、全ての成分はモル％を単位とし、ガラス組成物のＫ１Ｃ破壊靭性、ポアソン比（ν）、ヤング率（Ｅ）、及び剛性率（Ｇ）は、本明細書で開示されている方法に従って測定された。各実施例に関する式Ｉの値も表１で報告される。
【0103】
【表1-1】
【0104】
【表1-2】
【0105】
【表1-3】
【0106】
【表1-4】
【0107】
【表1-5】
【0108】
【表1-6】
【0109】
【表1-7】
【0110】
【表1-8】
【0111】
【表1-9】
【0112】
【表1-10】
【0113】
【表1-11】
【0114】
【表1-12】
【0115】
【表1-13】
【0116】
【表1-14】
【0117】
厚さ０．８ｍｍのガラス物品を、試料Ｗの組成物を用いて形成した。ガラス物品を、９５重量％のＫＮＯ３及び５重量％のＮａＮＯ３を含有する浴中で、浴温度４３０℃において８時間、１０時間、１２時間、及び１２．５時間イオン交換した。議論のために、これらの強化済みガラス物品をガラス物品Ｗと呼ぶ。得られる圧縮応力（ＣＳ）及びカリウム層深さ（カリウムＤＯＬ）を本明細書に記載されているように測定し、図３に示した。中心張力（ＣＴ）も、本明細書に記載のＳＣＡＬＰを用いて測定し、またイオン交換による重量増加を計算し、結果を図４に示した。
【0118】
厚さ０．８ｍｍのガラス物品を、試料ＢＩの組成物を用いて形成した。ガラス物品を、９５重量％のＫＮＯ３及び５重量％のＮａＮＯ３を含有する浴中で、浴温度４５０℃において１６時間イオン交換した。議論のために、この強化済みガラス物品をガラス物品ＢＩと呼ぶ。ガラス物品ＢＩの応力プロファイルを、本明細書に記載されているようにＳＣＡＬＰで測定し、図５に示した。上述のように１２．５時間イオン交換したガラス物品Ｗに関する応力プロファイルも、ＳＣＡＬＰで測定し、図５に示した。図５では、圧縮応力は上述の慣例とは対照的に負の値として示される。
【0119】
厚さ０．８ｍｍの比較用のガラス物品を、以下の組成：７０．９４モル％のＳｉＯ２、１．８６モル％のＢ２Ｏ３、１２．８３モル％のＡｌ２Ｏ３、２．３６モル％のＮａ２Ｏ、８．２２モル％のＬｉ２Ｏ、２．８７モル％のＭｇＯ、０．８３モル％のＺｎＯ、及び０．０６モル％のＳｎＯ２を用いて形成した。ガラス物品を、９３．５重量％のＫＮＯ３及び６．５重量％のＮａＮＯ３を含有する浴中で、浴温度４３０℃において４．５時間イオン交換した。議論のために、この強化済みガラス物品を比較用物品１と呼ぶ。比較用物品１の応力プロファイルを、本明細書に記載されているようにＳＣＡＬＰで測定した。比較用物品１、１２時間イオン交換したガラス物品Ｗ、及び１６時間イオン交換したガラス物品ＢＩの、測定された応力プロファイルを、図６及び７に示し、ここで図７は、０μｍ～２００μｍの深さの領域の、拡大した詳細を示す。図３～７に示すように、本明細書に記載のガラス組成物をイオン交換することによって、望ましい応力プロファイルを生成できる。
【0120】
本明細書に記載の全ての組成物成分、関係、及び比は、特段の記載がない限りモル％を単位として提供されている。本明細書で開示されている全ての範囲は、ある範囲の開示前又は後に明示的に述べられているかどうかに関わらず、広い範囲として開示されている範囲に包含されるあらゆる全ての範囲及び部分範囲を含む。
【0121】
請求対象の主題の精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書に記載の実施形態に対して様々な修正及び変形を実施できることは、当業者には理解されるだろう。よって本明細書は、本明細書に記載の様々な実施形態に対する上記修正及び変形が、添付の請求項及びその均等物の範囲内である限りにおいて、上記修正及び変形を包含することを意図している。
【0122】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【0123】
実施形態１
ガラス物品であって、
上記ガラス物品は：
５０モル％～６９モル％のＳｉＯ２；
１２．５モル％～２５モル％のＡｌ２Ｏ３；
０モル％～８モル％のＢ２Ｏ３；
０モル％超～４モル％のＣａＯ；
０モル％超～１７．５モル％のＭｇＯ；
０．５モル％～８モル％のＮａ２Ｏ；
０モル％～２．５モル％のＬａ２Ｏ３；及び
８モル％超～１８モル％のＬｉ２Ｏ
を含み、
（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋ＭｇＯ）／Ａｌ２Ｏ３は０．９～１．３未満であり、
Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋ＺｒＯ２＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３は２３モル％超かつ５０モル％未満である、ガラス物品。
ガラス物品であって、
上記ガラス物品は：
５０モル％～６９モル％のＳｉＯ２；
１２．５モル％～２５モル％のＡｌ２Ｏ３；
０モル％～８モル％のＢ２Ｏ３；
０モル％超～４モル％のＣａＯ；
０モル％超～１７．５モル％のＭｇＯ；
０．５モル％～８モル％のＮａ２Ｏ；
０モル％～２．５モル％のＬａ２Ｏ３；及び
８モル％超～１８モル％のＬｉ２Ｏ
を含み、
（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋ＭｇＯ）／Ａｌ２Ｏ３は０．９～１．３未満であり、
Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋ＺｒＯ２＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３は２３モル％超かつ５０モル％未満である、ガラス物品。
【0124】
実施形態２
８モル％超～１６モル％のＬｉ２Ｏを含む、実施形態１に記載のガラス物品。
８モル％超～１６モル％のＬｉ２Ｏを含む、実施形態１に記載のガラス物品。
【0125】
実施形態３
０モル％～２モル％のＴｉＯ２を含む、実施形態１又は２に記載のガラス物品。
０モル％～２モル％のＴｉＯ２を含む、実施形態１又は２に記載のガラス物品。
【0126】
実施形態４
０モル％～２．５モル％のＺｒＯ２を含む、実施形態１～３のいずれか１つに記載のガラス物品。
０モル％～２．５モル％のＺｒＯ２を含む、実施形態１～３のいずれか１つに記載のガラス物品。
【0127】
実施形態５
０モル％～１モル％のＳｒＯを含む、実施形態１～４のいずれか１つに記載のガラス物品。
０モル％～１モル％のＳｒＯを含む、実施形態１～４のいずれか１つに記載のガラス物品。
【0128】
実施形態６
０モル％～２モル％のＹ２Ｏ３を含む、実施形態１～５のいずれか１つに記載のガラス物品。
０モル％～２モル％のＹ２Ｏ３を含む、実施形態１～５のいずれか１つに記載のガラス物品。
【0129】
実施形態７
Ｋ２Ｏを更に含む、実施形態１～６のいずれか１つに記載のガラス物品。
Ｋ２Ｏを更に含む、実施形態１～６のいずれか１つに記載のガラス物品。
【0130】
実施形態８
（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋ＭｇＯ）／Ａｌ２Ｏ３は０．９～１．０である、実施形態１～７のいずれか１つに記載のガラス物品。
（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋ＭｇＯ）／Ａｌ２Ｏ３は０．９～１．０である、実施形態１～７のいずれか１つに記載のガラス物品。
【0131】
実施形態９
Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋ＺｒＯ２＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３は２５モル％～４６モル％である、実施形態１～８のいずれか１つに記載のガラス物品。
Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋ＺｒＯ２＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３は２５モル％～４６モル％である、実施形態１～８のいずれか１つに記載のガラス物品。
【0132】
実施形態１０
０．５モル％超～１７．５モル％のＭｇＯを含む、実施形態１～９のいずれか１つに記載のガラス物品。
０．５モル％超～１７．５モル％のＭｇＯを含む、実施形態１～９のいずれか１つに記載のガラス物品。
【0133】
実施形態１１
０モル％超～１２モル％のＭｇＯを含む、実施形態１～１０のいずれか１つに記載のガラス物品。
０モル％超～１２モル％のＭｇＯを含む、実施形態１～１０のいずれか１つに記載のガラス物品。
【0134】
実施形態１２
１４モル％～２４モル％のＡｌ２Ｏ３を含む、実施形態１～１１のいずれか１つに記載のガラス物品。
１４モル％～２４モル％のＡｌ２Ｏ３を含む、実施形態１～１１のいずれか１つに記載のガラス物品。
【0135】
実施形態１３
上記ガラス物品は、Ｐ２Ｏ５を実質的に含まない、実施形態１～１２のいずれか１つに記載のガラス物品。
上記ガラス物品は、Ｐ２Ｏ５を実質的に含まない、実施形態１～１２のいずれか１つに記載のガラス物品。
【0136】
実施形態１４
０．５モル％～８モル％のＢ２Ｏ３を含む、実施形態１～１３のいずれか１つに記載のガラス物品。
０．５モル％～８モル％のＢ２Ｏ３を含む、実施形態１～１３のいずれか１つに記載のガラス物品。
【0137】
実施形態１５
上記ガラスはフュージョン成形可能である、実施形態１～１４のいずれか１つに記載のガラス物品。
上記ガラスはフュージョン成形可能である、実施形態１～１４のいずれか１つに記載のガラス物品。
【0138】
実施形態１６
上記ガラス物品は：
少なくとも０．７５である、シェブロンショートバー法で測定されたＫ１Ｃ値；及び
少なくとも０．８である、ダブルトーション法で測定されたＫ１Ｃ値
のうちの少なくとも一方を特徴とする、実施形態１～１５のいずれか１つに記載のガラス物品。
上記ガラス物品は：
少なくとも０．７５である、シェブロンショートバー法で測定されたＫ１Ｃ値；及び
少なくとも０．８である、ダブルトーション法で測定されたＫ１Ｃ値
のうちの少なくとも一方を特徴とする、実施形態１～１５のいずれか１つに記載のガラス物品。
【0139】
実施形態１７
５．６３１＋０．１４８・Ａｌ２Ｏ３＋０．１４２・Ｂ２Ｏ３－０．０６２・ＣａＯ－０．１８８・Ｋ２Ｏ＋０．０３０・ＭｇＯ－０．０９９・Ｎａ２Ｏ－０．０４３・Ｌｉ２Ｏ－０．１８８・Ｐ２Ｏ５＋０．０２０・ＺｎＯ－０．０６２・ＳｒＯ＋０．２００・ＺｒＯ２≧６．５であり、ここで各成分の上記値はモル％を単位とする、実施形態１～１６のいずれか１つに記載のガラス物品。
５．６３１＋０．１４８・Ａｌ２Ｏ３＋０．１４２・Ｂ２Ｏ３－０．０６２・ＣａＯ－０．１８８・Ｋ２Ｏ＋０．０３０・ＭｇＯ－０．０９９・Ｎａ２Ｏ－０．０４３・Ｌｉ２Ｏ－０．１８８・Ｐ２Ｏ５＋０．０２０・ＺｎＯ－０．０６２・ＳｒＯ＋０．２００・ＺｒＯ２≧６．５であり、ここで各成分の上記値はモル％を単位とする、実施形態１～１６のいずれか１つに記載のガラス物品。
【0140】
実施形態１８
ガラス物品であって、
上記ガラス物品は：
５０モル％～６９モル％のＳｉＯ２；
１２．５モル％～２５モル％のＡｌ２Ｏ３；
０モル％～８モル％のＢ２Ｏ３；
０モル％超～４モル％のＣａＯ；
０モル％超～１７．５モル％のＭｇＯ；
０．５モル％～８モル％のＮａ２Ｏ；
０モル％～２．５モル％のＬａ２Ｏ３；及び
８モル％超～１８モル％のＬｉ２Ｏ
を含む、上記ガラス物品の中心における組成物を含み、
（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋ＭｇＯ）／Ａｌ２Ｏ３は０．９～１．３未満であり；
Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋ＺｒＯ２＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３は２３モル％超かつ５０モル％未満であり、
また上記ガラス物品は、上記ガラス物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力領域を備える、ガラス物品。
ガラス物品であって、
上記ガラス物品は：
５０モル％～６９モル％のＳｉＯ２；
１２．５モル％～２５モル％のＡｌ２Ｏ３；
０モル％～８モル％のＢ２Ｏ３；
０モル％超～４モル％のＣａＯ；
０モル％超～１７．５モル％のＭｇＯ；
０．５モル％～８モル％のＮａ２Ｏ；
０モル％～２．５モル％のＬａ２Ｏ３；及び
８モル％超～１８モル％のＬｉ２Ｏ
を含む、上記ガラス物品の中心における組成物を含み、
（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋ＭｇＯ）／Ａｌ２Ｏ３は０．９～１．３未満であり；
Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋ＺｒＯ２＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３は２３モル％超かつ５０モル％未満であり、
また上記ガラス物品は、上記ガラス物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力領域を備える、ガラス物品。
【0141】
実施形態１９
上記ガラス物品は、少なくとも４００ＭＰａの圧縮応力を備える、実施形態１８に記載のガラス物品。
上記ガラス物品は、少なくとも４００ＭＰａの圧縮応力を備える、実施形態１８に記載のガラス物品。
【0142】
実施形態２０
上記圧縮深さは、上記ガラス物品の厚さの少なくとも２０％である、実施形態１８又は１９に記載のガラス物品。
上記圧縮深さは、上記ガラス物品の厚さの少なくとも２０％である、実施形態１８又は１９に記載のガラス物品。
【0143】
実施形態２１
上記ガラス物品は、８５ＭＰａ未満の最大中心張力を備える、実施形態１８～２０のいずれか１つに記載のガラス物品。
上記ガラス物品は、８５ＭＰａ未満の最大中心張力を備える、実施形態１８～２０のいずれか１つに記載のガラス物品。
【0144】
実施形態２２
ガラス物品であって、
上記ガラス物品は：
ＳｉＯ２；
Ａｌ２Ｏ３；及び
Ｌｉ２Ｏ
を含み、
上記ガラス物品は：
少なくとも０．７５である、シェブロンショートバー法で測定されたＫ１Ｃ値；及び
少なくとも０．８である、ダブルトーション法で測定されたＫ１Ｃ値
のうちの少なくとも一方を特徴とする、ガラス物品。
ガラス物品であって、
上記ガラス物品は：
ＳｉＯ２；
Ａｌ２Ｏ３；及び
Ｌｉ２Ｏ
を含み、
上記ガラス物品は：
少なくとも０．７５である、シェブロンショートバー法で測定されたＫ１Ｃ値；及び
少なくとも０．８である、ダブルトーション法で測定されたＫ１Ｃ値
のうちの少なくとも一方を特徴とする、ガラス物品。
【0145】
実施形態２３
ＭｇＯを更に含む、実施形態２２に記載のガラス物品。
ＭｇＯを更に含む、実施形態２２に記載のガラス物品。
【0146】
実施形態２４
ＣａＯを更に含む、実施形態２２又は２３に記載のガラス物品。
ＣａＯを更に含む、実施形態２２又は２３に記載のガラス物品。
【0147】
実施形態２５
ＴｉＯ２を更に含む、実施形態２２～２４のいずれか１つに記載のガラス物品。
ＴｉＯ２を更に含む、実施形態２２～２４のいずれか１つに記載のガラス物品。
【0148】
実施形態２６
ＺｒＯ２を更に含む、実施形態２２～２５のいずれか１つに記載のガラス物品。
ＺｒＯ２を更に含む、実施形態２２～２５のいずれか１つに記載のガラス物品。
【0149】
実施形態２７
ＳｒＯを更に含む、実施形態２２～２６のいずれか１つに記載のガラス物品。
ＳｒＯを更に含む、実施形態２２～２６のいずれか１つに記載のガラス物品。
【0150】
実施形態２８
Ｙ２Ｏ３を更に含む、実施形態２２～２７のいずれか１つに記載のガラス物品。
Ｙ２Ｏ３を更に含む、実施形態２２～２７のいずれか１つに記載のガラス物品。
【0151】
実施形態２９
Ｋ２Ｏを更に含む、実施形態２２～２８のいずれか１つに記載のガラス物品。
Ｋ２Ｏを更に含む、実施形態２２～２８のいずれか１つに記載のガラス物品。
【0152】
実施形態３０
Ｎａ２Ｏを更に含む、実施形態２２～２９のいずれか１つに記載のガラス物品。
Ｎａ２Ｏを更に含む、実施形態２２～２９のいずれか１つに記載のガラス物品。
【0153】
実施形態３１
（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋ＭｇＯ）／Ａｌ２Ｏ３は０．９～１．３未満である、実施形態２２～３０のいずれか１つに記載のガラス物品。
（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋ＭｇＯ）／Ａｌ２Ｏ３は０．９～１．３未満である、実施形態２２～３０のいずれか１つに記載のガラス物品。
【0154】
実施形態３２
Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋ＺｒＯ２＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３は２３モル％超かつ５０モル％未満である、実施形態２２～３１のいずれか１つに記載のガラス物品。
Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋ＺｒＯ２＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３は２３モル％超かつ５０モル％未満である、実施形態２２～３１のいずれか１つに記載のガラス物品。
【0155】
実施形態３３
Ｂ２Ｏ３を更に含む、実施形態２２～３２のいずれか１つに記載のガラス物品。
Ｂ２Ｏ３を更に含む、実施形態２２～３２のいずれか１つに記載のガラス物品。
【0156】
実施形態３４
上記ガラスはフュージョン成形可能である、実施形態２２～３３のいずれか１つに記載のガラス物品。
上記ガラスはフュージョン成形可能である、実施形態２２～３３のいずれか１つに記載のガラス物品。
【0157】
実施形態３５
５．６３１＋０．１４８・Ａｌ２Ｏ３＋０．１４２・Ｂ２Ｏ３－０．０６２・ＣａＯ－０．１８８・Ｋ２Ｏ＋０．０３０・ＭｇＯ－０．０９９・Ｎａ２Ｏ－０．０４３・Ｌｉ２Ｏ－０．１８８・Ｐ２Ｏ５＋０．０２０・ＺｎＯ－０．０６２・ＳｒＯ＋０．２００・ＺｒＯ２≧６．５であり、ここで各成分の上記値はモル％を単位とする、実施形態２２～３４のいずれか１つに記載のガラス物品。
５．６３１＋０．１４８・Ａｌ２Ｏ３＋０．１４２・Ｂ２Ｏ３－０．０６２・ＣａＯ－０．１８８・Ｋ２Ｏ＋０．０３０・ＭｇＯ－０．０９９・Ｎａ２Ｏ－０．０４３・Ｌｉ２Ｏ－０．１８８・Ｐ２Ｏ５＋０．０２０・ＺｎＯ－０．０６２・ＳｒＯ＋０．２００・ＺｒＯ２≧６．５であり、ここで各成分の上記値はモル％を単位とする、実施形態２２～３４のいずれか１つに記載のガラス物品。
【0158】
実施形態３６
消費者向け電子製品であって、
上記消費者向け電子製品は：
前面、背面及び側面を有するハウジング；
少なくとも部分的に上記ハウジング内に設けられた電子部品であって、上記電子部品は、少なくとも１つのコントローラ、メモリ及びディスプレイを含み、上記ディスプレイは、上記ハウジングの上記前面に又は上記前面に隣接して設けられる、電子部品；並びに
上記ディスプレイを覆うように配置されたカバーガラス
を備え、
上記ハウジングの一部分又は上記カバーガラスの一部分のうちの少なくとも一方は、実施形態１～３５のうちのいずれか１つに記載のガラス物品を含む、消費者向け電子製品。
消費者向け電子製品であって、
上記消費者向け電子製品は：
前面、背面及び側面を有するハウジング；
少なくとも部分的に上記ハウジング内に設けられた電子部品であって、上記電子部品は、少なくとも１つのコントローラ、メモリ及びディスプレイを含み、上記ディスプレイは、上記ハウジングの上記前面に又は上記前面に隣接して設けられる、電子部品；並びに
上記ディスプレイを覆うように配置されたカバーガラス
を備え、
上記ハウジングの一部分又は上記カバーガラスの一部分のうちの少なくとも一方は、実施形態１～３５のうちのいずれか１つに記載のガラス物品を含む、消費者向け電子製品。
【符号の説明】
【0159】
１００ ガラス
１１０ 第１の表面
１１２ 第２の表面
１２０ 第１の圧縮層、第１のセグメント
１２２ 第２の圧縮層、第２のセグメント
１３０ 中央領域
２００ 消費者向け電子デバイス
２０２ ハウジング
２０４ 前面
２０６ 背面
２０８ 側面
２１０ ディスプレイ
２１２ カバー基板
１１０ 第１の表面
１１２ 第２の表面
１２０ 第１の圧縮層、第１のセグメント
１２２ 第２の圧縮層、第２のセグメント
１３０ 中央領域
２００ 消費者向け電子デバイス
２０２ ハウジング
２０４ 前面
２０６ 背面
２０８ 側面
２１０ ディスプレイ
２１２ カバー基板
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】