特表 2022-512405 イオン交換可能なリチウム含有アルミノケイ酸塩ガラス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-02-03

(54)【発明の名称】イオン交換可能なリチウム含有アルミノケイ酸塩ガラス

(51)【国際特許分類】

   C03C 3/083 20060101AFI20220127BHJP

   C03C 3/085 20060101ALI20220127BHJP

   C03C 3/087 20060101ALI20220127BHJP

   C03C 3/097 20060101ALI20220127BHJP

   C03C 21/00 20060101ALI20220127BHJP

【ＦＩ】

C03C3/083

C03C3/085

C03C3/087

C03C3/097

C03C21/00 101

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021533552

(86)(22)【出願日】2019-12-04

(85)【翻訳文提出日】2021-08-11

(86)【国際出願番号】 US2019064426

(87)【国際公開番号】W WO2020123224

(87)【国際公開日】2020-06-18

(31)【優先権主張番号】62/778,418

(32)【優先日】2018-12-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【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】デイネカ，マシュー ジョン

(72)【発明者】

【氏名】プライヴェン，アレクサンダー アイ

【テーマコード（参考）】

4G059

4G062

【Ｆターム（参考）】

4G059AA01

4G059AA08

4G059AC16

4G059HB03

4G059HB13

4G059HB14

4G059HB23

4G062AA01

4G062BB01

4G062CC10

4G062DA06

4G062DB04

4G062DC01

4G062DD01

4G062DD02

4G062DD03

4G062DE01

4G062DF01

4G062EA03

4G062EB01

4G062EB02

4G062EB03

4G062EC01

4G062ED01

4G062ED02

4G062ED03

4G062EE01

4G062EE02

4G062EE03

4G062EF01

4G062EF02

4G062EF03

4G062EG01

4G062EG02

4G062EG03

4G062FA01

4G062FA10

4G062FB01

4G062FC01

4G062FD01

4G062FE01

4G062FF01

4G062FG01

4G062FH01

4G062FJ01

4G062FK01

4G062FL01

4G062GA01

4G062GA10

4G062GB01

4G062GC01

4G062GD01

4G062GE01

4G062HH01

4G062HH03

4G062HH05

4G062HH07

4G062HH09

4G062HH11

4G062HH13

4G062HH15

4G062HH17

4G062HH20

4G062JJ01

4G062JJ03

4G062JJ05

4G062JJ07

4G062JJ10

4G062KK01

4G062KK03

4G062KK05

4G062KK07

4G062KK10

4G062MM01

4G062MM27

4G062NN29

4G062NN33

(57)【要約】

５０～８０モル％のＳｉＯ_２、２５モル％以下のＡｌ_２Ｏ_３、６．５～１０．０モル％のＬｉ_２Ｏ、及び、任意選択的に、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、酸化亜鉛、酸化リン、希土類金属酸化物、酸化ホウ素などの他の成分、並びに、チタニア、ジルコニア、及び酸化スズなどの少量の他の種を有するガラス組成物。該ガラス組成物は、モル％単位で、次の比のゼロ又は正の値によって特徴付けられる：Ａｌ_２Ｏ_３－ΣＲ_２Ｏ≧０、又はＡｌ_２Ｏ_３－ΣＲ_２Ｏ－ΣＲＯ≧０、又はＡｌ_２Ｏ_３－ΣＲ_２Ｏ－ΣＲＯ－Ｐ_２Ｏ_５≧０、ここで、Ｒ_２Ｏはアルカリ金属酸化物を意味し、ＲＯは二価金属酸化物を意味する。ガラス組成物は、１０００ポアズ以上かつ３００，０００ポアズ以下の液相粘度を有することができる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガラス組成物であって、
５０．０モル％以上かつ６５．０モル％以下のＳｉＯ_２；
１４．０モル％以上かつ２５．０モル％以下のＡｌ_２Ｏ_３；
７．０モル％以上かつ１０．０モル％以下のＬｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ；
７．０モル％以上のＬｉ_２Ｏ；
０．０モル％以上かつ３．０モル％以下のＰ_２Ｏ_５；及び
０．０モル％以上かつ８．０モル％以下のアルカリ土類金属
を含み、
前記ガラス組成物が、Ｆ、並びにＫ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｐｂ、及びＴａの酸化物を実質的に含まない、
ガラス組成物。

【請求項2】

Ａｌ_２Ｏ_３－Ｌｉ_２Ｏ－Ｎａ_２Ｏ－Ｋ_２Ｏの差が、モル基準で計算して、７．０モル％以上である、請求項１に記載のガラス組成物。

【請求項3】

Ａｌ_２Ｏ_３－Ｌｉ_２Ｏ－Ｎａ_２Ｏ－Ｋ_２Ｏ－ＲＯの差が、モル基準で計算して、３．０モル％以上であり、ここで、ＲＯは二価金属酸化物の合計である、請求項１又は２に記載のガラス組成物。

【請求項4】

Ａｌ_２Ｏ_３－Ｒ_２Ｏ－ＲＯ－Ｐ_２Ｏ_５の差が、モル基準で計算して、２．５モル％以上であり、ここで、Ｒ_２Ｏはアルカリ金属酸化物の合計であり、ＲＯは二価金属酸化物の合計である、請求項１から３のいずれか一項に記載のガラス組成物。

【請求項5】

前記ガラス組成物が、
少なくとも約１０００ポアズの液相粘度；
少なくとも約８０ＧＰａのヤング率；
１６５０℃以下の２００Ｐ温度；
６００℃以上のアニール点；
少なくとも３０ＧＰａ・ｃｍ^３／グラムの比弾性率；及び
０．７８ＭＰａ・ｍ^１／２以上の破壊靭性
を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載のガラス組成物。

【請求項6】

前記ガラス組成物が、
１００００ポアズ以上の液相粘度、及び
１４５０℃未満の２００Ｐ温度
を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載のガラス組成物。

【請求項7】

前記ガラス組成物が、０．０モル％以上かつ１５．０モル％以下の希土類酸化物を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載のガラス組成物。

【請求項8】

ガラス組成物であって、
５０．０モル％以上かつ６５．０モル％以下のＳｉＯ_２；
１２．０モル％以上かつ２０．０モル％以下のＡｌ_２Ｏ_３；及び
６．５モル％以上かつ１０．０モル％以下のＬｉ_２Ｏ
を含み、
前記ガラス組成物が、ＺｒＯ_２及びＴｉＯ_２を実質的に含まず、かつ
Ａｌ_２Ｏ_３－Ｌｉ_２Ｏ－Ｎａ_２Ｏ－Ｋ_２Ｏ－ＲＯの差が、モル基準で計算して、４．５モル％以上であり、ここで、ＲＯは二価金属酸化物の合計である、
ガラス組成物。

【請求項9】

Ａｌ_２Ｏ_３－Ｒ_２Ｏ－ＲＯの差が、モル基準で計算して、７．５モル％以上であり、ここで、Ｒ_２Ｏはアルカリ金属酸化物の合計であり、ＲＯは二価金属酸化物の合計である、請求項８に記載のガラス組成物。

【請求項10】

前記ガラス組成物が７．０モル％以上のＬｉ_２Ｏを含む、請求項８又は９に記載のガラス組成物。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の相互参照】

【0001】

本出願は、その内容が依拠され、その全体がここに参照することによって本願に援用される、２０１８年１２月１２日出願の米国仮特許出願第６２／７７８，４１８号の米国法典第３５編特許法１１９条に基づく優先権の利益を主張する。

【技術分野】

【0002】

本明細書は、概して、電子デバイスのカバーガラスとしての使用に適したガラス組成物に関する。より詳細には、本明細書は、電子デバイス用のカバーガラスへと成形することができ、かつイオン交換強化によって強化することができるリチウム含有アルミノケイ酸塩ガラスに関する。

【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ーヤー、パーソナルコンピュータ、及びカメラなどの携帯機器は、その携帯性に起因して、地面などの硬い表面への偶発的な落下に対して特に脆弱である。これらのデバイスには通常、硬い表面にぶつかると損傷する可能性があるカバーガラスが組み込まれている。これらのデバイスの多くでは、カバーガラスはディスプレイカバーとして機能し、タッチ機能が組み込まれている場合があることから、カバーガラスが損傷した場合にデバイスの使用に悪影響をもたらす可能性がある。

【0004】

携帯用電子機器用のカバーガラスなどのガラス物品を強化する従来の方法の１つは、イオン交換強化プロセスによるものである。イオン交換強化プロセスでは、ガラス物品は溶融塩浴に入れられる。溶融塩浴中の塩は、概して、ガラス物品中のアルカリ金属成分よりも大きいアルカリ金属カチオンを含む。例えば、ガラス物品がナトリウムを含む場合、溶融塩浴中の塩は、概して、カリウム又はより大きいアルカリカチオンを含むであろう。イオン交換化学強化プロセス中、温度、圧力などのプロセス条件は、塩浴由来のカチオンがガラス物品中のアルカリ金属と置換される（又は交換される）ようなものである。このように、ガラス物品中の小さいイオンを塩浴中の大きいイオンと交換することにより、ガラスマトリクスが硬化し、それにより、イオンが交換されるガラス物品の層に圧縮応力が発生する。この圧縮応力により、圧縮応力層を有しないガラス物品よりも損傷に対してより耐性のある、ガラス物品の強化された部分が生じる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、ガラス物品のイオン交換プロセスを実行するために従来必要とされていたアルカリ金属とガラス物品の他の成分とのバランスを取ることによってガラス物品の特性のバランスをとることは困難である。例えば、ガラス組成物中のアルカリ金属の量を増加させると、ガラス物品のイオン交換性を改善することができるが、それは他のあまり望ましくない特性の変化をもたらす可能性がある。したがって、イオン交換などによって強化することができ、かつそれらを所望されるように成形可能にする機械的特性を有するガラスが必要とされている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１の態様は、５０．０モル％以上かつ６５．０モル％以下のＳｉＯ_２；１４．０モル％以上かつ２５．０モル％以下のＡｌ_２Ｏ_３；７．０モル％以上かつ１０．０モル％以下のＬｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ；７．０モル％以上のＬｉ_２Ｏ；０．０モル％以上かつ３．０モル％以下のＰ_２Ｏ_５；及び、０．０モル％以上かつ８．０モル％以下のアルカリ土類金属を含むガラス組成物であって、Ｆ、並びにＫ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｐｂ、及びＴａの酸化物を実質的に含まない、ガラス組成物を含む。

【0007】

第２の態様は、Ａｌ_２Ｏ_３－Ｌｉ_２Ｏ－Ｎａ_２Ｏ－Ｋ_２Ｏの差が、モル基準で計算して、７．０モル％以上である、第１の態様に記載のガラス組成物を含む。

【0008】

第３の態様は、Ａｌ_２Ｏ_３－Ｌｉ_２Ｏ－Ｎａ_２Ｏ－Ｋ_２Ｏ－ＲＯの差が、モル基準で計算して、３．０モル％以上であり、ここで、ＲＯは二価金属酸化物の合計である、第１又は第２の態様に記載のガラス組成物を含む。

【0009】

第４の態様は、Ａｌ_２Ｏ_３－Ｒ_２Ｏ－ＲＯ－Ｐ_２Ｏ_５の差が、モル基準で計算して、２．５モル％以上であり、ここで、Ｒ_２Ｏはアルカリ金属酸化物の合計であり、ＲＯは二価金属酸化物の合計である、第１から第３の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0010】

第５の態様は、ガラス組成物が、少なくとも約１０００ポアズの液相粘度；少なくとも約８０ＧＰａのヤング率；１６５０℃以下の２００Ｐ温度；６００℃以上のアニール点；少なくとも３０ＧＰａ・ｃｍ^３／グラムの比弾性率；及び、０．７８ＭＰａ・ｍ^１／２以上の破壊靭性を含む、第１から第４の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0011】

第６の態様は、ガラス組成物が、１００００ポアズ以上の液相粘度及び１４５０℃未満の２００Ｐ温度を有する、第１から第５の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0012】

第７の態様は、ガラス組成物が、０．０モル％以上かつ１５．０モル％以下の希土類酸化物を含む、第１から第６の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0013】

第８の態様は、５０．０モル％以上かつ６５．０モル％以下のＳｉＯ_２；１２．０モル％以上かつ２０．０モル％以下のＡｌ_２Ｏ_３；及び、６．５モル％以上かつ１０．０モル％以下のＬｉ_２Ｏを含むガラス組成物であって、該ガラス組成物がＺｒＯ_２及びＴｉＯ_２を実質的に含まず、かつ、Ａｌ_２Ｏ_３－Ｌｉ_２Ｏ－Ｎａ_２Ｏ－Ｋ_２Ｏ－ＲＯの差が、モル基準で計算して、４．５モル％以上であり、ここで、ＲＯは二価金属酸化物の合計である、ガラス組成物を含む。

【0014】

第９の態様は、Ａｌ_２Ｏ_３－Ｒ_２Ｏ－ＲＯの差が、モル基準で計算して、７．５モル％以上であり、ここで、Ｒ_２Ｏはアルカリ金属酸化物の合計であり、ＲＯは二価金属酸化物の合計である、第８の態様に記載のガラス組成物を含む。

【0015】

第１０の態様は、ガラス組成物が７．０モル％以上のＬｉ_２Ｏを含む、第８又は第９の態様に記載のガラス組成物を含む。

【0016】

第１１の態様は、Ａｌ_２Ｏ_３－Ｒ_２Ｏ－ＲＯ－Ｐ_２Ｏ_５の差が、モル基準で計算して、４．０モル％以上であり、ここで、Ｒ_２Ｏはアルカリ金属酸化物の合計であり、ＲＯは二価金属酸化物の合計である、第８から第１０の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0017】

第１２の態様は、ガラス組成物が、０．０モル％以上かつ１５．０モル％以下の希土類酸化物を含む、第８から第１１の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0018】

第１３の態様は、ガラス組成物が、１０００ポアズ以上の液相粘度；８６ＧＰａ以上のヤング率；１４２０℃以下の２００Ｐ温度；６６０℃以上のアニール点；３３ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以上の比弾性率、及び０．８７ＭＰａ・ｍ^１／２以上の破壊靭性を含む、第８から第１２の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0019】

第１４の態様は、５０．０モル％以上かつ６６．０モル％以下のＳｉＯ_２；２０．０モル％以下のＡｌ_２Ｏ_３；及び、６．５モル％以上かつ１２．０モル％以下のＬｉ_２Ｏを含むガラス組成物であって、該ガラス組成物が、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、及びＦを実質的に含まず、Ａｌ_２Ｏ_３－Ｌｉ_２Ｏ－Ｎａ_２Ｏ－Ｋ_２Ｏ－ＲＯ－Ｐ_２Ｏ_５の差が、モル基準で計算して、２．５モル％以上であり、ここで、ＲＯは二価金属酸化物の合計であり、かつＢ_２Ｏ_３の量がＬｉ_２Ｏの量を超えない、ガラス組成物を含む。

【0020】

第１５の態様は、ガラス組成物が、１０００ポアズ以上の液相粘度；８６ＧＰａ以上のヤング率；１４２０℃以下の２００Ｐ温度；６６０℃以上のアニール点；３３ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以上の比弾性率；及び、０．８７ＭＰａ・ｍ^１／２以上の破壊靭性を含む、第１４の態様に記載のガラス組成物を含む。

【0021】

第１６の態様は、ガラス組成物が、０．０モル％以上かつ１５．０モル％以下の希土類酸化物を含む、第１４又は第１５の態様に記載のガラス組成物を含む。

【0022】

第１７の態様は、ガラス組成物が、７．０モル％以上かつ１０．０モル％以下のＬｉ_２Ｏを含む、第１４から第１６の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0023】

第１８の態様は、５０．０モル％以上かつ７０．０モル％以下のＳｉＯ_２；２０．０モル％以下のＡｌ_２Ｏ_３；及び、７．０モル％以上かつ１０モル％以下のＬｉ_２Ｏを含むガラス組成物であって、該ガラス組成物がＴｉ及びＦを実質的に含まず、Ａｌ_２Ｏ_３－Ｌｉ_２Ｏ－Ｎａ_２Ｏ－Ｋ_２Ｏ－ＲＯ－Ｐ_２Ｏ_５の差が、モル基準で計算して、７．５モル％以上であり、ここで、ＲＯは二価金属酸化物の合計である、ガラス組成物を含む。

【0024】

第１９の態様は、５０．０モル％以上かつ７０．０モル％以下のＳｉＯ_２；２０．０モル％以下のＡｌ_２Ｏ_３；７．０モル％以上かつ１０．０モル％以下のＬｉ_２Ｏ；及び、０．０モル％以上かつ３．０モル％以下のＮａ_２Ｏを含むガラス組成物であって、該ガラス組成物が、Ｋ_２Ｏ及びＴｉＯ_２を実質的に含まず、かつＡｌ_２Ｏ_３－Ｌｉ_２Ｏ－Ｎａ_２Ｏ－ＲＯの差が、モル基準で計算して、７．５モル％以上であり、ここで、ＲＯは二価金属酸化物の合計である、ガラス組成物を含む。

【0025】

第２０の態様は、５０．０モル％以上かつ６５．０モル％以下のＳｉＯ_２；１０．０モル％以上かつ２０．０モル％以下のＡｌ_２Ｏ_３；１０．０モル％以下のＬｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ；７．０モル％以上のＬｉ_２Ｏ；０．０モル％以上かつ８．０モル％以下のＢ_２Ｏ_３；０．０モル％以上かつ５．０モル％以下のＰ_２Ｏ_５；１．０モル％以上かつ１０．０モル％以下のＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＺｎＯ；０．０モル％以上かつ１．０モル％未満のＭｇＯ；０．１モル％以上かつ１５．０モル％以下の希土類金属の酸化物；及び、１．０モル％以下の他の種を含む、ガラス組成物を含む。

【0026】

第２１の態様は、３０．０質量％以上かつ５５．０質量％以下のＳｉＯ_２；１６．０質量％以上かつ２５．０質量％以下のＡｌ_２Ｏ_３；２．５質量％以上かつ７．０質量％以下のＬｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ；２．５質量％以上のＬｉ_２Ｏ；０．５質量％以上かつ１．５質量％以下のＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＺｎＯ；１．０質量％以上かつ４５．０質量％以下の希土類金属の酸化物；０．０質量％以上かつ１０．０質量％以下のＢ_２Ｏ_３；０．０質量％以上かつ５．０質量％以下のＰ_２Ｏ_５；及び、１．０質量％以下の他の種を含む、ガラス組成物を含む。

【0027】

第２２の態様は、Ａｌ_２Ｏ_３（モル％）が、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋Ｐ_２Ｏ_５＋３．０モル％以上であり、ガラス組成物が１０，０００ポアズ以上の液相粘度を有する、第１８から第２０の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0028】

第２３の態様は、ガラス組成物が５０，０００ポアズ以上の液相粘度を有する、第１８から第２３の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0029】

第２４の態様は、ガラス組成物が０．９ＭＰａ・ｍ^１／２以上の破壊靭性を有する、第１８から第２３の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0030】

第２５の態様は、ガラス組成物が、９０ＧＰａ以上かつ１００ＧＰａ以下のヤング率を有する、第１８から第２４の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0031】

第２６の態様は、ガラス組成物が３１ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以上の比弾性率を有する、第１８から第２５の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0032】

第２７の態様は、ガラス組成物が、１４５０℃以下の２００Ｐ温度；６３０℃以上のアニール点；８０ＧＰａ以上のヤング率；０．８ＭＰａ・ｍ^１／２以上の破壊靭性；及び、３１．０ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以上の比弾性率を含む、第１８から第２１の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0033】

第２８の態様は、ガラス組成物が、１３００℃以下の２００Ｐ温度；６５０℃以上のアニール点；１００ＧＰａ以上のヤング率；及び、０．８３ＭＰａ・ｍ^１／２以下の破壊靭性を含む、第１８から第２１の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0034】

第２９の態様は、ＳｉＯ_２の含有量が６０．０モル％以上である、第１８から第２１の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0035】

第３０の態様は、ガラス組成物が３０．０ＧＰａ・ｃｍ３／グラム以上の比弾性率を有する、第１８から第２１の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0036】

第３１の態様は、ガラス組成物が０．８ＭＰａ・ｍ^１／２以上の破壊靭性を有する、第１８から第２１の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0037】

第３２の態様は、５７．０モル％以上かつ６４．０モル％以下のＳｉＯ_２；１４．０モル％以上かつ２０．０モル％以下のＡｌ_２Ｏ_３；１０．０モル％以下のＬｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ；７．５モル％以上のＬｉ_２Ｏ；５．０モル％以上かつ８．０モル％以下のＢ_２Ｏ_３；１．０モル％以上かつ２．５モル％以下のＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＺｎＯ；３．０モル％以上かつ７．０モル％以下の希土類金属酸化物；及び、０．０モル％以上かつ１．０モル％以下のＰ_２Ｏ_５を含む、ガラス組成物を含む。

【0038】

第３３の態様は、ガラス組成物が、１４５０℃以下の２００Ｐ温度；６００℃以上のアニール点；０．８ＭＰａ・ｍ^１／２以上の破壊靭性；８０ＧＰａ以上のヤング率；及び、３０．０ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以上の比弾性率を含む、第３２の態様に記載のガラス組成物を含む。

【0039】

第３４の態様は、ガラス組成物が、１４００℃以上かつ１６５０℃以下の２００Ｐ温度；６００℃以上のアニール点；０．８ＭＰａ・ｍ^１／２以上の破壊靭性；８０ＧＰａ以上のヤング率；及び、３０．０ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以上の比弾性率を含む、第３２の態様に記載のガラス組成物を含む。

【0040】

第３５の態様は、ガラス組成物が２０，０００ポアズ以上の液相粘度を有する、第３２から第３４の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0041】

第３６の態様は、ガラス組成物が約８０，０００ポアズ以上の液相粘度を有する、第３２から第３４の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0042】

第３７の態様は、６０．１モル％以上かつ７０．０モル％以下のＳｉＯ_２；１２．０モル％以上かつ２０．０モル％以下のＡｌ_２Ｏ_３；７．０モル％以上かつ９．９モル％以下のＬｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ；７．０モル％以上かつ９．９モル％以下のＬｉ_２Ｏ；０．０モル％以上かつ２．９モル％以下のＮａ_２Ｏ；０．０モル％以上かつ約１．０モル％以下のＫ_２Ｏ；３．０モル％以上かつ８．０モル％以下のＢ_２Ｏ_３；０．０モル％以上かつ２．０モル％以下のＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ；０．０モル％以上かつ３．０モル％以下の希土類金属酸化物；及び、０．０モル％以上かつ１．０モル％以下のＰ_２Ｏ_５から実質的になる、ガラス組成物を含む。

【0043】

第３８の態様は、ガラス組成物が、１６００℃以下の２００Ｐ温度、及び６００℃以上のアニール点、０．８ＭＰａ・ｍ^１／２以上の破壊靭性、８０ＧＰａ以上のヤング率、及び、３２．０ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以上の比弾性率を有する、第３７の態様に記載のガラス組成物を含む。

【0044】

第３９の態様は、ガラス組成物が２０，０００ポアズ以上の液相粘度を有する、第３７又は第３８の態様に記載のガラス組成物を含む。

【0045】

第４０の態様は、ガラス組成物が１５０，０００ポアズ以上の液相粘度を有する、第３７又は第３８の態様に記載のガラス組成物を含む。

【0046】

第４１の態様は、ガラス組成物が約１３．０モル％以上のＡｌ_２Ｏ_３を含む、第３７から第４０の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0047】

第４２の態様は、ガラス組成物であって、ＳｉＯ_２；Ａｌ_２Ｏ_３；及びＬｉ_２Ｏを含み、該ガラス組成物が６．５モル％以上のＬｉ_２Ｏを含み、Ａｌ_２Ｏ_３－Ｒ_２Ｏの差が、モル基準で計算して、４．５モル％以上であり、ここで、Ｒ_２Ｏはモル％でのＬｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、及びＫ_２Ｏの合計含有量であり、該ガラス組成物が、１０００ポアズ以上の液相粘度；１５５０℃以下の２００Ｐ温度；及び、６００℃以上のアニール点を含む、ガラス組成物を含む。

【0048】

第４３の態様は、Ａｌ_２Ｏ_３－Ｒ_２Ｏ－ＲＯの差が、モル基準で計算して、４．５モル％以上であり、ここで、Ｒ_２Ｏはモル％でのＬｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、及びＫ_２Ｏの合計含有量であり、ＲＯは二価金属酸化物の合計である、第４２の態様に記載のガラス組成物を含む。

【0049】

第４４の態様は、ガラス組成物が、モル基準で計算して、５．０モル％以上のＡｌ_２Ｏ_３－Ｒ_２Ｏの差を有する、第４２又は第４３の態様に記載のガラス組成物を含む。

【0050】

第４５の態様は、ガラス組成物が１４５０℃以下の２００Ｐ温度を有する、第４２から第４４の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0051】

第４６の態様は、ガラス組成物が６６０℃以上のアニール点を有する、第４２から第４５の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0052】

第４７の態様は、Ａｌ_２Ｏ_３－Ｒ_２Ｏ－ＲＯ－Ｐ_２Ｏ_５の差が、モル基準で計算して、２．５モル％以上であり、ここで、Ｒ_２Ｏはアルカリ金属酸化物の合計であり、ＲＯは二価金属酸化物の合計である、第４２の態様に記載のガラス組成物を含む。

【0053】

第４８の態様は、ガラス組成物が１０，０００ポアズ以上の液相粘度を有する、第４２から第４８の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0054】

第４９の態様は、ガラス組成物が、９２ＧＰａ以上のヤング率；３３．９ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以上の比弾性率；及び、０．９ＭＰａ・ｍ^１／２以上の破壊靭性を含む、第４２から第４８の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0055】

第５０の態様は、ガラス組成物であって、ＳｉＯ_２；Ａｌ_２Ｏ_３；及びＬｉ_２Ｏを含み、ＳｉＯ_２（モル％）が、４．０＊Ｌｉ_２Ｏ＋６．０＊（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）＋２．０＊（ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）＋２．５＊ＭｇＯ＋０．５＊Ａｌ_２Ｏ_３－１．０以上であり、Ｌｉ_２Ｏ≧６．０モル％であり、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏが１４．０モル％以下であり、該ガラス組成物が、１０００ポアズ以上の液相粘度；１５５０℃以下の２００Ｐ温度；及び、６００℃以上のアニール点を含む、ガラス組成物を含む。

【0056】

第５１の態様は、ガラス組成物が１０，０００ポアズ以上の液相粘度を有する、第５０の態様に記載のガラス組成物を含む。

【0057】

第５２の態様は、ガラス組成物が８５ＧＰａ以上のヤング率を有する、第５０又は第５１の態様に記載のガラス組成物を含む。

【0058】

第５３の態様は、ガラス組成物が０．８ＭＰａ・ｍ^１／２以上の破壊靭性を有する、第５０から第５２の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0059】

第５４の態様は、ガラス組成物が７．０モル％以上のＬｉ_２Ｏを含む、第５０から第５３の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0060】

第５５の態様は、ガラス組成物が、１０．０モル％以下のＬｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏを含む、第５０から第５４の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0061】

第５６の態様は、ガラス組成物が６３０℃以上のアニール点を有する、第５０から第５５の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0062】

第５７の態様は、６８．０モル％以上かつ８０．０モル％以下のＳｉＯ_２；６．７モル％以上かつ１２．５モル％以下のＬｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ；６．７モル％以上のＬｉ_２Ｏ；１．５モル％以下のＺｒＯ_２＋ＴｉＯ_２を含むガラス組成物であって、モル比Ａｌ_２Ｏ_３（モル％）－ΣＲ_２Ｏ（モル％）－ΣＲＯ（モル％）が０．０モル％以上であり、該ガラス組成物が１２６０℃以下の液相温度を含み、ここで、Ｒ_２Ｏは、モル％でのすべての一価酸化物の合計であり、ＲＯが、モル％でのすべての二価酸化物の合計である、ガラス組成物を含む。

【0063】

第５８の態様は、ガラス組成物が、７０．０モル％以上かつ７５．０モル％以下のＳｉＯ_２を含む、第５７の態様に記載のガラス組成物を含む。

【0064】

第５９の態様は、ガラス組成物が１０．０モル％未満のＬｉ_２Ｏを含む、第５７又は第５８の態様に記載のガラス組成物を含む。

【0065】

第６０の態様は、ガラス組成物が、Ｋ_２Ｏ、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２及びＦを実質的に含まない、第５７から第５９の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0066】

第６１の態様は、ガラス組成物が、０．０モル％以上かつ２．０モル％以下の二価金属酸化物をさらに含む、第５７から第６０の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0067】

第６２の態様は、ガラス組成物が、０．０モル％以上かつ８．０モル％以下のＢ_２Ｏ_３をさらに含む、第５７から第６１の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0068】

第６３の態様は、ガラス組成物が、０．０モル％以上かつ８．０モル％以下のＰ_２Ｏ_５をさらに含む、第５７から第６２の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0069】

第６４の態様は、ガラス組成物が１０，０００ポアズ以上の液相粘度を有する、第５７から第６３の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0070】

第６５の態様は、ガラス組成物が３００，０００ポアズ以上の液相粘度を有する、第５７から第６３の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含む。

【0071】

第６６の態様は、前面、背面、及び側面を有する筐体；少なくとも部分的に筐体内に設けられた電気部品であって、該電気部品が少なくともコントローラ、メモリ、及びディスプレイを備えており、該ディスプレイが筐体の前面又はそれに隣接して設けられている、電気部品；並びに、ディスプレイの上に配置されたカバー基板であって、筐体の一部又はカバー基板のうちの少なくとも一方が、第１から第５５の態様のいずれかに記載のガラス組成物を含むガラス物品を含む、カバー基板を備えている、消費者電子製品を含む。

【0072】

追加の特徴及び利点は、以下の詳細な説明に記載され、一部には、その説明から当業者に容易に明らかとなり、あるいは、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付の図面を含めた本明細書に記載される実施形態を実施することによって認識されよう。

【0073】

前述の概要及び以下の詳細な説明はいずれも、さまざまな実施形態を説明しており、特許請求される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ていることが理解されるべきである。添付の図面は、さまざまな実施形態のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれて、その一部を構成する。図面は、本明細書に記載されるさまざまな実施形態を例証しており、その説明とともに、特許請求の範囲の主題の原理及び動作を説明する役割を担う。

【図面の簡単な説明】

【0074】

【図1】比較ガラス組成物、及び本明細書に開示され、説明される実施形態によるガラス組成物についての、ガラス組成物に対するヤング率（Ｅ）を示すグラフ

【図2】比較ガラス組成物、及び本明細書に開示され、説明される実施形態によるガラス組成物についての、ガラス組成物に対する破壊靭性（Ｋ_Ｉｃ）を示すグラフ

【図3】比較ガラス組成物、及び本明細書に開示され、説明される実施形態によるガラス組成物についての、ガラス組成物に対する液相粘度（η_ｌｉｑ）を示すグラフ

【図4】比較ガラス組成物、及び本明細書に開示され、説明される実施形態によるガラス組成物についての、ガラス組成物に対する液相温度を示すグラフ

【図5A】本明細書に開示され、説明される実施形態によるガラス組成物についての深さに対する応力を示すグラフ

【図5B】本明細書に開示され、説明される実施形態によるガラス組成物についての深さに対する応力を示すグラフ

【図5C】本明細書に開示され、説明される実施形態によるガラス組成物についての深さに対する応力を示すグラフ

【図6A】本明細書に開示され、説明される実施形態によるガラス組成物についての深さに対する応力を示すグラフ

【図6B】本明細書に開示され、説明される実施形態によるガラス組成物についての深さに対する応力を示すグラフ

【図6C】本明細書に開示され、説明される実施形態によるガラス組成物についての深さに対する応力を示すグラフ

【図7A】本明細書に開示され、説明される実施形態による電子デバイスを示す概略図

【図7B】本明細書に開示され、説明される実施形態による電子デバイスを示す概略図

【発明を実施するための形態】

【0075】

これより、さまざまな実施形態によるアルカリアルミノケイ酸塩ガラスを詳細に参照する。アルカリアルミノケイ酸塩ガラスは、良好なイオン交換性を有しており、化学強化プロセスを使用して、アルカリアルミノケイ酸塩ガラスの高い強度及び高い靭性を実現している。リチウムアルミノケイ酸塩ガラスは、高度にイオン交換可能なガラスである。ケイ酸塩ガラスネットワーク内へのＡｌ_２Ｏ_３の置換は、イオン交換中の一価カチオンの相互拡散性を増加させる。溶融塩浴（例えば、ＫＮＯ_３又はＮａＮＯ_３）中で化学強化することにより、高い強度、高い靭性、及び高い圧痕亀裂耐性を備えたガラスを実現することができる。

【0076】

イオン交換強化などの化学強化は、上述のように、ガラス物品内に圧縮応力層をもたらす。この圧縮応力を増加させるために、ガラス中の応力の緩和を最小限に抑える必要がある。高いアニール点及び高い歪み点を有するガラス組成物は、緩和を最小限に抑えることができ、それによって、ガラス物品の圧縮応力を増加させることができる。低温で高粘度のガラスを形成することにより、高いアニール点及び歪み点を達成することができる。

【0077】

ヤング率及び破壊靭性などの他の機械的特性を改善するために、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）などの成分をガラス組成物に添加することができる。また、従来の成形方法を使用してガラス物品を成形するために、ガラス組成物の２００ポアズ温度を比較的低くする必要がある。加えて、ガラス組成物がリボン又は物品へと成形されるときに結晶化するのを防ぐために、低い液相温度が必要となる場合がある。これらすべての性能特性を実現し、イオン交換プロセスによって容易かつ効果的に強化することができるガラス組成物を配合することは困難である。例えば、２００ポアズ温度を低下させようとする試みは、ガラス組成物のアニール点及び歪み点、並びに液相粘度も低下させてしまう可能性がある。同様に、ガラス組成物にリチウムを添加しようとする試み（イオン交換プロセスの効果を向上させることができる）は、液相温度の上昇をもたらす可能性があり、過剰のアルミナを添加して機械的特性を向上させると、液相温度及び溶融温度が高くなる可能性がある。

【0078】

したがって、本明細書に提供されるガラス組成物及び物品の実施形態は、リチウム含有量が比較的高く、他のアルカリ金属含有量が低いガラス組成物を提供する。これらのガラス組成物は、比較的高い液相粘度を有しており、これは、従来の耐火物と互換性があり、高温で安定であり（高い歪み点及びアニール点によって示される）、望ましい機械的特性を有し、かつ比較的高い液相粘度を有する。

【0079】

本明細書で用いられる場合、「軟化点」という用語は、ガラス組成物の粘度が１０^７．６ポアズである温度を指す「アニール点」という用語は、所与のガラス組成物のガラスの粘度が約１０^１３．２ポアズである、ＡＳＴＭ Ｃ５９８－９３に準拠して決定した温度を指す；「歪み点」及び「Ｔ歪み」という用語は、所与のガラス組成物におけるガラスの粘度が約１０^１４．７ポアズである、ＡＳＴＭ Ｃ５９８－９３に準拠して決定した温度を指す；「液相温度」という用語は、それを超えるとガラス組成物が完全に液体になり、ガラスの構成成分が結晶化しない温度を指す；「液相粘度」という用語は、ガラス組成物の液相温度におけるガラス組成物の粘度を指す；「熱膨張係数」又は「ＣＴＥ」という用語は、室温（ＲＴ）から３００℃の温度範囲にわたるガラス組成物の線形熱膨張係数を指す。

【0080】

「ガラス形成剤」という用語は、溶融物のみに（添加剤なしで）提示され、例えば、空気中での冷却、金属プレートへの鋳造、アップドロー又はダウンドロープロセスなどの従来のガラス製造手順を使用することによって、従来の速度で冷却したときに、ガラスを形成することができる物質を意味する。最も一般的に使用されるガラス形成酸化物は、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_５、及びＧｅＯ_２である。十分な量（時には最大で９５モル％又はそれ以上）でガラス中に提示することができるが、添加剤なしではガラスを形成しない、他の幾つかの種（例えば、ＴｅＯ_２、ＰｂＯなど）が存在する。これらの種は、ガラス形成剤とは見なされない。また、ガラス構造に組み込むことができ、ガラス形成剤と同様の役割を果たすが、これもまたガラスを単独で形成することができない、幾つかの種（例えばＡｌ_２Ｏ_３）が存在する；これらの種もガラス形成剤とは見なされない。

【0081】

「含まない」及び「実質的に含まない」という用語は、ガラス組成物中の特定の構成成分の濃度及び／又は不存在を説明するために使用される場合には、構成成分が意図的にガラス組成物に添加されないことを意味する。しかしながら、ガラス組成物は、０．０５モル％未満の量で汚染物質又はトランプとして微量の構成成分を含みうる。

【0082】

「トランプ」という用語は、ガラス組成物中の特定の構成成分を説明するために用いられる場合には、ガラス組成物に意図的には添加されるのではない、０．０５モル％未満の量で存在する、構成成分を指す。トランプ成分は、別の構成成分中の不純物として、又はガラス組成物の処理中のトランプ成分の組成物への移動を通じて、ガラス組成物に意図せずに添加されうる。

【0083】

本明細書に記載されるガラス組成物の実施形態では、構成成分（例えば、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｌｉ_２Ｏなど）の濃度は、特に明記しない限り、酸化物基準のモルパーセント（モル％）で与えられる。実施形態によるアルカリアルミノケイ酸塩ガラス組成物の成分は、以下に個別に論じられる。一の構成成分のさまざまに記載された範囲のいずれかは、他の任意の構成成分についてさまざまに記載された範囲のいずれかと個別に組み合わせることができることを理解されたい。

【0084】

本明細書に開示され、説明されるガラス組成物の実施形態は、特に明記しない限り、アルカリ金属（リチウムを含む）の総量が１０．０モル％以下になるように、７．０モル％以上～１０．０モル％の量のリチウム、及び少量の他のアルカリ金属を含む。本明細書に開示され、説明されるガラス組成物の実施形態はまた、アルカリ金属酸化物及びアルカリ土類金属酸化物を含めた、他の修飾酸化物よりもガラス組成物中に多くのＡｌ_２Ｏ_３が存在するように、例えば１４．０モル％以上などの大量のＡｌ_２Ｏ_３を含む。幾つかの実施形態では、ガラス組成物は、他の修飾酸化物及び酸化リン（Ｐ_２Ｏ_５）と比較して過剰のＡｌ_２Ｏ_３を含みうる。幾つかの実施形態では、ガラス組成物は、Ａｌ_２Ｏ_３がＰ_２Ｏ_５を含めない他の修飾酸化物より過剰になるように、Ｐ_２Ｏ_５をガラス形成成分として含みうる。

【0085】

実施形態によれば、主要ガラス形成成分はシリカ（ＳｉＯ_２）であり、これは、組成物の最大の構成要素であり、したがって、結果として得られるガラスネットワークの主要な構成要素である。理論に縛られはしないが、ＳｉＯ_２は、ガラスの化学的耐久性、特に、ガラス組成物の酸分解に対する耐性、及びガラス組成物の水中分解に対する耐性を高める。ＳｉＯ_２の含有量が少なすぎると、ガラスの化学的耐久性及び耐薬品性が低下する可能性があり、ガラスが腐食しやすくなりうる。したがって、実施形態では、高いＳｉＯ_２濃度が一般に望ましい。しかしながら、ＳｉＯ_２の含有量が高すぎると、高濃度のＳｉＯ_２がガラスの溶融の困難さを増大させる可能性があり、これが次にガラスの成形性に悪影響を与えることから、ガラスの成形性が低下する可能性がある。本明細書に記載される実施形態では、ガラス組成物は、概して、ＳｉＯ_２を、５０．０モル％以上かつ約８０．０モル％以下、又は５０．０モル％以上かつ６５．０モル％以下、並びに前述の値の間のすべての範囲及び部分範囲の量で含む。幾つかの実施形態では、ガラス組成物は、ＳｉＯ_２を、５２．０モル％以上、５４．０モル％以上、５６．０モル％以上、５８．０モル％以上、６０．０モル％以上、６２．０モル％以上、又は６４．０モル％以上の量で含む。実施形態では、ガラス組成物は、ＳｉＯ_２を、６４．０モル％以下、６２．０モル％以下、６０．０モル％以下、５８．０モル％以下、５６．０モル％以下、５４．０モル％以下、又は５２．０モル％以下の量で含む。実施形態では、上記の範囲のいずれかを他の任意の範囲と組み合わせることができることを理解されたい。しかしながら、幾つかの実施形態では、ガラス組成物は、ＳｉＯ_２を、５２．０モル％以上かつ６４．０モル％以下、５４．０モル％以上かつ６２．０モル％以下、又は５６．０モル％以上かつ６０．０モル％以下、並びに前述の値の間のすべての範囲及び部分範囲の量で含む。

【0086】

実施形態では、ガラス組成物は、酸化リチウムＬｉ_２Ｏを含む。理論に縛られはしないが、例えば、曲げ及び張力に対するガラス物品の強度を高める圧縮されたイオン交換層をガラス表面の近くに作るために、この成分をガラス組成物に加えると、ガラスは、リチウムイオン（Ｌｉ^＋）をナトリウムイオン（Ｎａ^＋）などのより大きいアルカリ金属イオンに高速でのイオン交換に適したものになる。実施形態によれば、ガラス組成物は、４．０モル％以上のＬｉ_２Ｏ、幾つかの実施形態では約７．０モル％以上のＬｉ_２Ｏを含む。ガラス組成物中のＬｉ_２Ｏが多いほど、表面層に発生する圧縮応力が高くなり、得られるガラス物品の強度が高くなる。しかしながら、交換層の圧縮応力は、物品の中央部分の引張応力によって相殺する必要がある。概して、表面の圧縮応力が高く、交換層が深いほど、ガラスの中央張力が大きくなる。しかしながら、Ｌｉ_２Ｏ含有量が約１０モル％を大幅に超える場合には、液相温度が上昇する傾向があり、また、粘度が低下して液相粘度の急激な低下が生じる。したがって、成形及び製造のために、Ｌｉ_２Ｏ含有量を約１０．０モル％以下に維持することが望ましい。実施形態では、ガラス組成物は、概して、Ｌｉ_２Ｏを、６．７モル％以上かつ１０．０モル％以下、並びに前述の値の間のすべての範囲及び部分範囲の量で含む。幾つかの実施形態では、ガラス組成物は、Ｌｉ_２Ｏを、７．０モル％以上、７．２モル％以上、７．４モル％以上、７．６モル％以上、７．８モル％以上、８．０モル％以上、８．２モル％以上、８．４モル％以上、８．６モル％以上、８．８モル％以上、９．０モル％以上、９．２モル％以上、９．４モル％以上、９．６モル％以上、又は９．８モル％以上の量で含む。幾つかの実施形態では、ガラス組成物は、Ｌｉ_２Ｏを、９．８モル％以下、９．６モル％以下、９．４モル％以下、９．２モル％以下、９．０モル％以下、８．８モル％以下、８．６モル％以下、８．４モル％以下、８．２モル％以下、８．０モル％以下、７．８モル％以下、７．６モル％以下、７．４モル％以下、又は７．２モル％以下の量で含む。実施形態では、上記の範囲のいずれかを他の任意の範囲と組み合わせることができることを理解されたい。しかしながら、幾つかの実施形態では、ガラス組成物は、Ｌｉ_２Ｏを、７．２モル％以上かつ９．８モル％以下、例えば、７．４モル％以上かつ９．６モル％以下、７．６モル％以上かつ９．４モル％以下、７．８モル％以上かつ９．２モル％以下、８．０モル％以上かつ９．０モル％以下、８．２モル％以上かつ８．８モル％以下、又は８．４モル％以上かつ８．６モル％以下、並びに前述の値の間のすべての範囲及び部分範囲の量で含む。

【0087】

実施形態によれば、ガラス組成物はアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を含む。Ａｌ_２Ｏ_３は、Ｌｉ_２Ｏなどのガラス組成物中に存在するアルカリ金属酸化物と共に、ガラスのイオン交換強化に対する感受性を改善する。より具体的には、ガラス組成物中のＡｌ_２Ｏ_３の量を増加させると、ガラス内のイオン交換の速度が増加し、イオン交換の結果としてガラスの圧縮層に生成される圧縮応力が増加する。理論に縛られはしないが、Ａｌ_２Ｏ_３で相殺されたアルカリ金属酸化物は、Ａｌ_２Ｏ_３で相殺されていないアルカリ酸化物と比較して、イオン交換中に大きな移動度を示す。Ａｌ_２Ｏ_３はまた、とりわけ、ガラス中の含有量（モルパーセント単位）がアルカリ金属酸化物の合計含有量（モルパーセント単位）を超える場合に、ガラスの硬度及び耐損傷性も向上させることができる。また、Ａｌ_２Ｏ_３は、ガラスのアニール点及び歪み点を増加させることができ、これによりガラスは高温に対してより耐久性が高くなる。しかしながら、ガラス組成物へのＡｌ_２Ｏ_３の添加は、通常、例えば、スポジュメン、コランダム、ムライトなどのさまざまな耐火種の形成に起因して、液相温度を上昇させる。これは、液相粘度の低下につながる可能性があり、したがって、製造中、例えば、フュージョンダウンドロープロセス中にガラス組成物を結晶化させる可能性がある。したがって、実施形態のガラス組成物は、アルカリ金属酸化物の合計含有量を超える量のＡｌ_２Ｏ_３を含むが、液相粘度はあまり低下させない。実施形態によれば、これは、１０．０モル％以上かつ２５．０モル％以下、並びに前述の値の間のすべての範囲及び部分範囲のＡｌ_２Ｏ_３濃度に対応する。幾つかの実施形態では、ガラス組成物は、Ａｌ_２Ｏ_３を、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、又は１９．５モル％以上の量で含む。実施形態では、ガラス組成物は、Ａｌ_２Ｏ_３を、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、又は１４．５モル％以下の量で含む。実施形態では、上記の範囲のいずれかを他の任意の範囲と組み合わせることができることを理解されたい。しかしながら、幾つかの実施形態では、ガラス組成物は、Ａｌ_２Ｏ_３を、１４．５モル％以上かつ１９．５モル％以下、例えば、１５．０モル％以上かつ１９．０モル％以下、１５．５モル％以上かつ１８．５モル％以下、１６．０モル％以上かつ１８．０モル％以下、又は１６．５モル％以上かつ１７．５モル％以下、並びに前述の値の間のすべての範囲及び部分範囲の量で含む。

【0088】

実施形態によるガラス組成物はまた、Ｌｉ_２Ｏ以外のアルカリ金属酸化物（例えば、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｒｂ_２Ｏ、及びＣｓ_２Ｏ）（本明細書では「アルカリ」及び略語「Ｒ_２Ｏ」とも称される）を含みうる。

【0089】

実施形態によれば、ガラス組成物は酸化ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ）を含む。ガラス組成物中のＮａ_２Ｏの量もまた、ガラス組成物から製造されたガラスのイオン交換能に関係する。具体的には、ガラス組成物中のＮａ_２Ｏの存在は、ガラスマトリックスを通過するＮａをイオンの拡散率を増加させることにより、ガラスのイオン交換強化中のイオン交換率を増加させることができる。また、Ｎａ_２Ｏは、スポジュメン、ムライト、及びコランダムなどのアルミナ含有種の結晶化を抑制し、液相温度を低下させ、液相粘度を高めることができる。しかしながら、理論に縛られはしないが、ガラス組成物中に存在するＮａ_２Ｏの量が増加するにつれて、イオン交換によってガラスに得られる圧縮応力は低減する。例えば、ナトリウムイオンを同じサイズの別のナトリウムイオンとイオン交換しても、圧縮層の圧縮応力は正味の増加を生じないが、余分なＮａ_２Ｏはガラスを軟化させ、応力緩和を加速する。したがって、ガラス組成物中のＮａ_２Ｏの量が増加すると、イオン交換によってガラスに生じる圧縮応力が低下することがよくある。また、Ｎａ_２Ｏは、弾性率及び破壊靭性を低下させる、及び／又はガラスのアニール点及び歪み点を低下させることから、ガラスの機械的特性を悪化させる可能性がある。したがって、実施形態では、ガラス組成物中に存在するＮａ_２Ｏの量を制限することが望ましい。幾つかの実施形態では、Ｎａ_２Ｏの量は、０．０モル％以上かつ４．０モル％以下である。他の幾つかの実施形態では、Ｎａ_２Ｏの含有量は３．０モル％以下である。したがって、実施形態では、Ｎａ_２Ｏはガラス組成物中に存在する必要がないことが理解されるべきである。しかしながら、Ｎａ_２Ｏがガラス組成物中に含まれる場合には、ガラス組成物中のＮａ_２Ｏの量は、０．５モル％以上、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％以上である。実施形態では、ガラス組成物は、Ｎａ_２Ｏを、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％以下の量で含む。実施形態では、上記の範囲のいずれかを他の任意の範囲と組み合わせることができることを理解されたい。しかしながら、幾つかの実施形態では、ガラス組成物は、Ｎａ_２Ｏを、０．５モル％以上かつ３．５モル％以下、例えば、１．０モル％以上かつ３．０モル％以下、又は１．５モル％以上かつ２．５モル％以下、並びに前述の値の間のすべての範囲及び部分範囲の量で含む。

【0090】

ガラス組成物は、実施形態によれば、Ｋ_２Ｏをさらに含みうる。ガラス組成物中に存在するＫ_２Ｏの量もまた、ガラス組成物のイオン交換能に関係する。具体的には、ガラス組成物中に存在するＫ_２Ｏの量が増加するにつれて、カリウムイオン及びナトリウムイオンの交換の結果として、イオン交換を通じて得られるガラスの圧縮応力が低下する。また、酸化カリウムは、酸化ナトリウムと同様に、液相温度を低下させ、液相粘度を上昇させることができるが、同時に、弾性率及び破壊靭性を低下させる、及び／又はアニール点及び歪み点を低下させる。したがって、ガラス組成物中に存在するＫ_２Ｏの量を制限することが望ましい。したがって、幾つかの実施形態のガラス組成物は、Ｋ_２Ｏを含まない。しかしながら、ガラス組成物の幾つかの実施形態は、０．５モル％以下のＫ_２Ｏを含む。

【0091】

幾つかの実施形態によれば、Ｒｂ_２Ｏ及びＣｓ_２Ｏなどの他のアルカリもまた、ガラス組成物中に提示することができる。これらのアルカリは、上述のＫ_２Ｏと同じようにガラス組成に影響を与える。しかしながら、これらの成分は、Ｋ_２Ｏよりも低い濃度で、密度の増加、弾性率及び破壊靭性の低下、交換層の圧縮応力の低下などの望ましくない影響を生じさせる。したがって、幾つかの実施形態のガラス組成物は、これらのアルカリを含まない。しかしながら、ガラス組成物の幾つかの実施形態は、これらのアルカリを０．５モル％未満で含みうる。

【0092】

上に開示したように、アルカリと比較した過剰のアルミナ（すなわち、モルパーセント単位でのＡｌ_２Ｏ_３－Ｒ_２Ｏの差は、非結合（非相殺）のアルカリの量の数値的尺度である。実施形態によるイオン交換性能及び機械的特性を改善するためには、この差は正でなければならない（すなわち、ガラス組成物は、アルカリよりも多くのアルミナを含む必要がある）。しかしながら、この差が大きくなりすぎると、液相温度及びイオン交換性能が低下する。したがって、実施形態では、アルミナのアルカリに対する差（すなわち、Ａｌ_２Ｏ_３－Ｒ_２Ｏ）は、２０．０モル％以下、１５．０モル％以下、１０．０モル％以下、又は５．０モル％以下である。実施形態では、アルミナのアルカリに対する差は、５．０モル％以上、１０．０モル％以上、又は１５．０モル％以上である。実施形態では、上記の範囲のいずれかを他の任意の範囲と組み合わせることができることを理解されたい。しかしながら、幾つかの実施形態では、アルミナのアルカリに対する差は、５．０モル％以上かつ２０．０モル％以下、例えば１０．０モル％以上かつ１５．０モル％以下、並びに前述の値の間のすべての範囲及び部分範である。

【0093】

アルカリ土類酸化物、すなわち、ＢｅＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、又はそれらの組合せ（本明細書では「アルカリ土類」又は「ＲＯ」とも称される）、並びに他の二価金属酸化物、例えば、ＺｎＯ、ＮｉＯ、ＭｎＯなどは、ガラスバッチ材料の溶融性を改善し、得られるガラスの化学的耐久性を高めるために、ガラス組成物の実施形態において存在しうる。特に、理論に縛られはしないが、少量のアルカリ土類酸化物の存在は、ガラス組成物の液相粘度を増加させるように作用しうる。しかしながら、ガラス組成物中のアルカリ土類の含有量が多すぎると、アルミノケイ酸塩の結晶化を引き起こし、したがって、ガラス組成物の液相粘度を低下させる可能性がある。アルカリ土類の存在はまた、得られるガラスのイオン交換性能に影響を与える可能性もある。例えば、本明細書に記載されるガラス組成物では、ガラス組成物中に存在するアルカリ土類酸化物の総量（すなわち、ＲＯ（モル％））は、概して、ガラスのイオン交換性を改善するガラス組成物中に存在するアルカリ酸化物のモル％単位での総量よりも少ない。実施形態では、ガラス組成物は、概して、０．０モル％以上かつ５．０モル％以下、並びに前述の値の間のすべての範囲及び部分範囲のアルカリ土類酸化物を含む。

【0094】

幾つかの実施形態では、アルカリ土類酸化物は、ＭｇＯを５．０モル％以下の量で含みうる。理論に縛られはしないが、Ａｌ_２Ｏ_３が過剰になると、ＭｇＯは高温でスピネルの結晶化を引き起こす可能性があり、これにより、ガラス組成物の液相温度が上昇し、液相粘度が低下する。したがって、このような実施形態では、ＭｇＯの含有量は制限されるべきである。したがって、幾つかの実施形態では、ガラス組成物は、ＭｇＯを、約０．０モル％以上及び約２．０モル％以下、又は約１．０モル％以下、並びに前述の値の間のすべての範囲及び部分範囲の量で含みうる。したがって、ＭｇＯは、幾つかの実施形態のガラス組成物中には存在する必要がないことが理解されるべきである。

【0095】

幾つかの実施形態では、アルカリ土類酸化物は、任意選択的に、ＣａＯを、０．０モル％以上かつ４．０モル％以下、例えば、０．５モル％以上かつ３．５モル％以下、１．０モル％以上かつ３．０モル％以下、又は１．５モル％以上かつ２．５モル％以下、並びに前述の値の間のすべての範囲及び部分範囲の量で含みうる。理論に縛られはしないが、ＣａＯの存在は、ガラス組成物の液相粘度を増加させうる。しかしながら、ガラス組成物中のＣａＯが多すぎると、得られるガラスのイオン交換の速度が低下する可能性がある。したがって、幾つかの実施形態によれば、ＣａＯは、ガラス組成物中に存在する必要がないことが理解されるべきである。

【0096】

さらには、実施形態によれば、アルカリ土類酸化物は、任意選択的に、ＳｒＯ及び／又はＢａＯを含みうる。これらはＣａＯと同様のガラス特性をもたらすが、ガラスの密度を高めるという望ましくない影響を有する可能性がある。したがって、これらのアルカリ土類酸化物が実施形態のガラス組成物中に含まれる場合、それらの合計含有量は、５．０モル％以下、例えば、４．０モル％以下、３．０モル％以下、２．０モル％以下、１．０モル％以下、又は０．５モル％以下である必要がある。幾つかの実施形態によれば、ＳｒＯ及び／又はＢａＯは、ガラス組成物中に存在する必要がないことが理解されるべきである。

【0097】

実施形態によれば、ガラス組成物は、少量の酸化亜鉛、ＺｎＯを含みうる。酸化亜鉛は、過剰のＡｌ_２Ｏ_３を部分的に相殺することができ、これは、ムライトの結晶化のある程度の抑制をもたらし、したがって、液相温度を低下させ、液相粘度を上昇させる。また、亜鉛は、マグネシウム及び他の種とは異なり、耐火性のアルミノケイ酸塩を形成しない。しかしながら、Ａｌ_２Ｏ_３が過剰になると、酸化亜鉛は、単独で、又は酸化マグネシウムと一緒にスピネルを形成し、これが高温で結晶化する可能性があり、したがって、この場合、ＺｎＯは液相温度を上昇させ、液相粘度を低下させうる。したがって、ＺｎＯは、幾つかの実施形態のガラス組成物中には存在する必要がないことが理解されるべきである。しかしながら、ＺｎＯが過剰のアルミナとともにガラス組成物の実施形態に含まれる場合、ガラス組成物中のＺｎＯの量は、概して、３．０モル％以下、２．０モル％以下、１．０モル％以下、又は０．５モル％以下である。

【0098】

アルカリ及びアルカリ土類金属酸化物は、他の二価金属酸化物とともに、アルミノケイ酸塩ガラスの構造における改質剤の役割を果たす。理論に縛られはしないが、それらはアルミナと反応し、これが一部又はすべての非架橋酸素原子の除去につながる。しかしながら、ガラス構造内の改質剤に囲まれると、アルミナは弾性率及び破壊靭性などの機械的特性を大幅に改善する能力を失う。これらの影響は、ガラス組成物がすべての修飾酸化物に対して幾らかの過剰なアルミナを含む場合にのみ現れうるが、これは、Ａｌ_２Ｏ_３－Ｒ_２Ｏ－ＲＯの差（モルパーセント単位）が正であることを意味する。したがって、この差は、ガラス組成物の上記の機械的特性に対する修飾酸化物及びアルミナの寄与の近似数値特性として使用することができる。概して、Ａｌ_２Ｏ_３－Ｒ_２Ｏ－ＲＯの差が大きいほど、機械的特性は良好になる。

【0099】

ガラス組成物中の６０．０モル％以下などの低含有量のＳｉＯ_２、及び高含有量のＡｌ_２Ｏ_３では、それは高温（１２００℃を超える、１３００℃を超える、さらには１４００℃を超えるなど）で結晶化し、コランダムを一次結晶相として沈殿させうることも知られている。したがって、この影響を防ぐために、幾つかの予防措置を講じることができる。幾つかの実験的研究の結果、コランダムの高温結晶化を防ぐ次の規則が見出された：
ＳｉＯ_２≧４．０＊Ｌｉ_２Ｏ＋６．０＊（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）＋２．０＊（ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）＋２．５＊ＭｇＯ＋０．５＊Ａｌ_２Ｏ_３－１．０，
ここで、酸化物の化学式は、ガラス組成物中のそれらのモルパーセントを意味する。この式の数字は、例えば、曹長石（Ｎａ_２Ｏ：Ａｌ_２Ｏ_３：ＳｉＯ_２＝１：１：６）、又はスポジュメン（Ｌｉ_２Ｏ：Ａｌ_２Ｏ_３：ＳｉＯ_２＝１：１：４）など、シリカの含有量が高い既知の化合物（ケイ酸塩又はアルミノケイ酸塩）中のシリカと修飾酸化物との比率に対応している。上記の比率は絶対的ではないが、高温でのコランダム及び、場合によっては他の結晶相の望ましくない沈殿を回避するのに役立つガイドとして機能する。したがって、実施形態によれば、ガラス組成物は、上記比率を満たす。

【0100】

しかしながら、アルミノケイ酸塩系の状態図からわかるように、Ａｌ_２Ｏ_３の量がガラス組成物中のアルカリ酸化物とアルカリ土類酸化物の合計を超えると、ガラス組成物の液相温度が急速に上昇する。したがって、高い機械的性能を維持し、液相粘度を十分に高く保つためには、ガラス組成物にさらに多くの種を添加する必要がある。この目的のために、ガラス組成物はまた、酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）及び／又は酸化リン（Ｐ_２Ｏ_５）を含みうる。

【0101】

しかしながら、Ｐ_２Ｏ_５と接続されていることにより、アルミナは機械的特性におけるプラスの効果の一部を失う。したがって、Ｐ_２Ｏ_５を含む実施形態では、構成要素と機械的性能との相関関係は、モルパーセント単位でのＡｌ_２Ｏ_３－Ｒ_２Ｏ－ＲＯ－Ｐ_２Ｏ_５の差であろう。実施形態では、ガラス組成物は、Ｐ_２Ｏ_５を、０．０モル％以上かつ５．０モル％以下、並びに前述の値の間のすべての範囲及び部分範囲の量で含みうる。幾つかの実施形態では、ガラス組成物は、Ｐ_２Ｏ_５を、０．５モル％以上、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、又は４．５モル％以上の量で含みうる。実施形態では、ガラス組成物は、Ｐ_２Ｏ_５を、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％以下の量で含みうる。実施形態では、上記の範囲のいずれかを他の任意の範囲と組み合わせることができることを理解されたい。しかしながら、幾つかの実施形態では、ガラス組成物は、Ｐ_２Ｏ_５を、０．５モル％以上かつ４．５モル％以下、１．０モル％以上かつ４．０モル％以下、１．５モル％以上かつ３．５モル％以下、又は２．０モル％以上かつ３．０モル％以下、並びに前述の値の間のすべての範囲及び部分範囲の量で含みうる。

【0102】

酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）は、所与の温度（例えば、ガラスが溶融する、通常、ガラス溶融炉で最も高い温度である、２００ポアズの粘度に対応する温度又は２００Ｐ温度）でガラスの粘度を下げるためにガラス組成物に添加することができるフラックスであり、それによってガラスの品質及び成形性が改善する。約１０モル％以上などの高濃度では、酸化ホウ素がムライトの結晶化を抑制することができる。Ｂ_２Ｏ_３の存在はまた、ガラス組成物から製造されたガラスの耐損傷性も改善することができる。しかしながら、Ｂ_２Ｏ_３の添加は、ガラス組成物中のナトリウム及びカリウムイオンの拡散率を著しく低下させ、それにより、結果として得られるガラスのイオン交換性能に悪影響を与えることが見出された。特に、Ｂ_２Ｏ_３を添加すると、ホウ素を含まないガラス組成物と比較して、ガラス内に所与の層深さを達成するのに必要とされる時間が長くなりうることが分かった。Ｂ_２Ｏ_３の添加はまた、所与の時間内にガラスにおいて目標の層深さに到達するために必要なイオン交換率を達成するために、イオン交換が行われる温度を上昇させる可能性がある。実施形態では、ガラス組成物は、Ｂ_２Ｏ_３を、０．０モル％以上のＢ_２Ｏ_３から８．０モル％以下のＢ_２Ｏ_３まで、並びに前述の値の間のすべての範囲及び部分範囲の量で含みうる。幾つかの実施形態では、ガラス組成物は、Ｂ_２Ｏ_３を、１．０モル％以上、２．０モル％以上、３．０モル％以上、４．０モル％以上、５．０モル％以上、６．０モル％以上、又は７．０モル％以上の量で含みうる。実施形態では、ガラス組成物は、Ｂ_２Ｏ_３を、７．０モル％以下、６．０モル％以下、５．０モル％以下、４．０モル％以下、３．０モル％以下、２．０モル％以下、又は１．０モル％以下の量で含みうる。実施形態では、上記の範囲のいずれかを他の任意の範囲と組み合わせることができることを理解されたい。しかしながら、幾つかの実施形態では、ガラス組成物は、Ｂ_２Ｏ_３を、１．０モル％以上かつ７．０モル％以下、２．０モル％以上かつ６．０モル％以下、又は３．０モル％以上かつ５．０モル％以下、並びに前述の値の間のすべての範囲及び部分範囲の量で含む。

【0103】

実施形態では、ネットワーク形成成分の総重量（例えば、Ａｌ_２Ｏ_３＋ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３＋Ｐ_２Ｏ_５）は、７５．０モル％以上、例えば、７５．５モル％以上、７６．０モル％以上、７６．５モル％以上、７７．０モル％以上、７７．５モル％以上、７８．０モル％以上、７８．５モル％以上、７９．０モル％以上、７９．５モル％以上、又は８０．０モル％以上である。ネットワーク形成剤を大量に有することにより、ガラスの接続性及び自由体積が増加し、これにより、ガラスの脆性が低下し、耐損傷性が向上する。他の実施形態では、ネットワーク形成成分の総重量は、８５．０モル％以下、８４．５モル％以下、８４．０モル％以下、８３．５モル％以下、８３．０モル％以下、８２．５モル％以下、８２．０モル％以下、８１．５モル％以下、８１．０モル％以下、８０．５モル％以下、８０．０モル％以下、７９．５モル％以下、又は７９．０モル％以下である。実施形態では、上記の範囲のいずれかを他の任意の範囲と組み合わせることができることを理解されたい。しかしながら、幾つかの実施形態では、ネットワーク形成成分の総重量は、７５．５モル％以上かつ８４．５モル％以下、７６．０モル％以上かつ８４．０モル％以下、７６．５モル％以上かつ８３．５モル％以下、７７．０モル％以上かつ８３．０モル％以下、７７．５モル％以上かつ８２．５モル％以下、７８．０モル％以上かつ８２．０モル％以下、７８．５モル％以上かつ８１．５モル％以下、７９．０モル％以上かつ８１．０モル％以下、又は７９．５モル％以上かつ８０．５モル％以下、並びに前述の値の間のすべての範囲及び部分範囲である。

【0104】

実施形態では、ガラス物品は、ヒ素及びアンチモンの一方又は両方を実質的に含まない場合がある。

【0105】

ガラスのイオン交換性能におけるＢ_２Ｏ_３の影響は、ガラス組成物中のＢ_２Ｏ_３の存在を相殺することができる多量のＬｉ_２Ｏ及びＡｌ_２Ｏ_３をガラス組成物に添加することによって、相殺することができる。例えば、ガラスのイオン交換性能におけるＢ_２Ｏ_３の影響は、ガラス組成物中のＬｉ_２Ｏ及びＡｌ_２Ｏ_３の量に対するＢ_２Ｏ_３の比率を制御することによって軽減することができることが分かった。特に、実施形態では、Ｌｉ_２Ｏ（モル％）＋Ａｌ_２Ｏ_３（モル％）の合計がガラス組成物中のＢ_２Ｏ_３の量（モル％）の２倍を超えると、得られるガラス中のアルカリ酸化物の拡散率は減少せず、したがって、ガラスのイオン交換性能が維持されることが分かった。したがって、実施形態では、組成物中の酸化ホウ素は、Ｌｉ_２Ｏ＞Ｂ_２Ｏ_３、及びＡｌ_２Ｏ_３＞Ｂ_２Ｏ_３になるように、Ｌｉ_２Ｏ及びＡｌ_２Ｏ_３の両方を大量に含む（すべてモル％単位）。

【0106】

酸化リン（Ｐ_２Ｏ_５）の存在は、Ａｌ_２Ｏ_３（モル％）がＲ_２Ｏ（モル％）＋ＲＯ（モル％）よりも約１モルを超えて大きい場合、ガラス形成溶融物からのムライト、スポジュメン、及び他の幾つかの種（例えば、スピネル）の結晶化を抑制することにより、ガラス組成物の液相粘度を増加させる。ガラス組成物中のＰ_２Ｏ_５の存在は、液相温度を低下させることによって過剰のＡｌ_２Ｏ_３を相殺し、したがってガラス組成物の液相粘度を増加させる。Ｐ_２Ｏ_５を添加すると、液相粘度を大幅に低下させることなく、最大約５．０モル％のＡｌ_２Ｏ_３－Ｒ_２Ｏ－ＲＯの正の値に到達可能となる。

【0107】

実施形態では、モル％単位でのＡｌ_２Ｏ_３／Ｒ_２Ｏの関係は、１．００以上である。１．００を超えるＡｌ_２Ｏ_３のＲ_２Ｏに対する比を有することにより、ガラスの歪み点及びアニール点が上昇する。これにより、イオン交換中に発生しうる応力緩和が低下し、より大きい圧縮応力及び中央張力がもたらされる。この値はガラス設計において厳密に制御されており、シリカノットなどの内包物による損失を低減し、収率を向上させる。幾つかの実施形態では、Ａｌ_２Ｏ_３／Ｒ_２Ｏのモル比は、１．０６以上、１．１０以上、１．２０以上、１．３０以上、１．４０以上、１．５０以上、１．６０以上、１．７０以上、１．８０以上、１．９０以上、又は２．００以上である。しかしながら、Ａｌ_２Ｏ_３／Ｒ_２Ｏ比が高すぎる場合には、ガラスは、より高い液相温度、したがってより低い液相粘度の影響を受けやすくなりうる。実施形態では、Ａｌ_２Ｏ_３／Ｒ_２Ｏのモル比は、２．１０以下、２．００以下、１．９０以下、１．８０以下、１．７０以下、１．６０以下、１．５０以下、１．４０以下、１．３０以下、１．２０以下、又は１．１０以下である。実施形態では、上記の範囲のいずれかを他の任意の範囲と組み合わせることができることを理解されたい。しかしながら、さらに他の実施形態では、Ａｌ_２Ｏ_３／Ｒ_２Ｏのモル比は、１．０６以上かつ２．１０以下、１．１０以上かつ１．９０以下、１．２０以上かつ１．８０以下、又は１．３０以上かつ１．７０以下並びに前述の値の間のすべての範囲及び部分範囲である。

【0108】

実施形態によれば、Ａｌ_２Ｏ_３－Ｒ_２Ｏ－ＲＯ－Ｐ_２Ｏ_５の差は、より高い値、例えば、２．５０モル％以上かつ７．２５モル％以下、例えば、２．７５モル％以上かつ７．００モル％以下、３．００モル％以上かつ６．７５モル％以下、３．２５モル％以上かつ６．５０モル％以下、３．５０モル％以上かつ６．２５モル％以下、３．７５モル％以上かつ６．００モル％以下、４．００モル％以上かつ５．７５モル％以下、４．２５モル％以上かつ５．５０モル％以下、４．５０モル％以上かつ５．２５モル％以下、又は４．７５モル％以上かつ５．００モル％以下、並びに前述の値の間のすべての範囲及び部分範囲などになる。Ａｌ_２Ｏ_３－Ｒ_２Ｏ－ＲＯ－Ｐ_２Ｏ_５の値が高いガラスの実施形態は、この比率と機械的性能の主要な特性との間の高い相関関係を裏付けている。図１は、修飾酸化物（Ｒ_２Ｏ及びＲＯ）にＰ_２Ｏ_５を加えたものに対するアルミナの過剰量を増加させると、ヤング率が増加する傾向を示している。図２は、破壊靭性の同様の傾向を示している。両方の図において、シリーズ１は、本明細書に開示され、説明される実施形態によるガラスを表しており、シリーズ２は、例示的な組成物を示している。これら及び他の図では、酸化物の濃度はモル％で示されており、組成領域に関連するデータは次の制限によって制限される：ＳｉＯ_２≧５０．０モル％；Ｌｉ_２Ｏ≧６．９モル％；Ｌｉ_２Ｏ／Ｒ_２Ｏ≧２／３；Ａｌ_２Ｏ_３－Ｒ_２Ｏ－ＲＯ－Ｐ_２Ｏ_５≧０．０モル％、ここで、Ｒ_２Ｏはモル％でのすべての一価酸化物の合計であり、ＲＯはモル％でのすべての二価酸化物の合計である。

【0109】

図１及び図２から分かるように、（Ａｌ_２Ｏ_３－Ｒ_２Ｏ－ＲＯ－Ｐ_２Ｏ_５）の最高値では、９０ＧＰａ、さらには約１００ＧＰａのヤング率を達成することができ、また、０．８５ＭＮ・ｍ^３／２、さらには約０．９０ＭＮ^．ｍ^３／２の破壊靭性を達成することができる。

【0110】

図１及び図２に示される高いヤング率及び破壊靭性は、概して、高い液相温度（例えば、１３００℃を超える、さらには１４００℃を超える）と相関がある。したがって、液相粘度は１００ポアズ未満、さらには１０ポアズ未満になりうる。このような低い液相粘度では、ガラス産業で用いられている従来のガラス成形方法を使用することができない。これに対処するため、本明細書に開示され、説明される実施形態のガラス組成物は、ある程度の量の希土類金属酸化物を含む。

【0111】

実施形態のガラス組成物中の希土類金属酸化物の存在は、得られるガラスの弾性率、剛性、又は弾性率及び剛性、並びに破壊靭性を高めることができる。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量がＲ_２Ｏ、ＲＯ、及びＰ_２Ｏ_５の合計含有量を超える場合には、希土類金属酸化物もＡｌ_２Ｏ_３の過剰量を相殺する可能性があり、これにより液相温度が低下し、したがって液相粘度も上昇する可能性がある。また、希土類金属酸化物は高温粘度を低下させることができ（２００Ｐ温度の幾らかの低下を含む）、これがガラスを溶融しやすくすると同時に、アニール点及び歪み点を上昇させ、ガラスを高温においてより耐久性にする。したがって、結果として得られる粘度－温度曲線は、低温粘度が増加し、高温粘度が減少するにつれて、かなり急勾配になる。この状況では、この曲線の中央部分は比較的ゆっくりと変化する。したがって、液相温度が十分に低い場合には、液相粘度に対する希土類金属酸化物の結果として生じる影響は小さいか、又は正になることさえある。しかしながら、液相温度が上昇する限り、この効果は負になり、かつ非常に大きくなる。これは、希土類金属酸化物がガラス組成物中に比較的高い含有量で存在する場合に可能である。この場合、それらは、二ケイ酸ランタン及び二ケイ酸イットリウム、アルミン酸ランタン、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）、及び液相温度を上昇させ、液相粘度を低下させることができる他のものなどの耐火性化合物を形成しうる。

【0112】

希土類金属酸化物をガラス組成物に添加して、得られるガラス物品に任意の数の物理的及び化学的属性を提供することができる。希土類金属酸化物とは、ＩＵＰＡＣ周期表のランタニド系列に列挙されている金属、並びにイットリウム及びスカンジウムの酸化物を指す。ガラス組成物中の希土類金属酸化物の存在は、得られるガラスの弾性率、剛性、又は弾性率及び剛性を高めることができる。希土類金属酸化物はまた、ガラス組成物の液相粘度を高めるのにも役立ちうる。加えて、ある特定の希土類金属酸化物は、ガラスに色を加えることができる。着色を必要としない場合又は望まない場合には、ガラス組成物は、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、酸化ガドリニウム（Ｇｄ_２Ｏ_３）、酸化イッテルビウム（Ｙｂ_２Ｏ_３）、酸化ルテチウム（Ｌｕ_２Ｏ_３）、又はこれらの組合せを含みうる。着色ガラスでは、希土類金属酸化物は、Ｃｅ_２Ｏ_３、Ｐｒ_２Ｏ_３、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｓｍ_２Ｏ_３、Ｅｕ_２Ｏ_３、Ｔｂ_２Ｏ_３、Ｄｙ_２Ｏ_３、Ｈｏ_２Ｏ_３、Ｅｒ_２Ｏ_３、Ｔｍ_２Ｏ_３、又はこれらの組合せを含みうる。Ｃｅ_２Ｏ_３及びＧｄ_２Ｏ_３などの一部の希土類金属酸化物はＵＶ放射を吸収し、したがって、これらの酸化物を含むカバーガラスは、ＯＬＥＤディスプレイデバイスを有害なＵＶ放射から保護することができる。実施形態によれば、ガラス組成物は、希土類酸化物を、０．０モル％以上かつ１５．０モル％以下、並びに前述の値の間のすべての範囲及び部分範囲の濃度で含む。幾つかの実施形態では、ガラス組成物は、希土類酸化物を、０．１モル％以上、１．０モル％以上、２．０モル％以上、４．０モル％以上、６．０モル％以上、８．０モル％以上、１０．０モル％以上、１２．０モル％以上、又は１４．０モル％以上の量で含む。幾つかの実施形態では、ガラス組成物は、希土類酸化物を、１４．０モル％以下、１２．０モル％以下、１０．０モル％以下、８．０モル％以下、６．０モル％以下、４．０モル％以下、２．０モル％以下、１．０モル％以下、又は０．１モル％以下の量で含む。実施形態では、上記の範囲のいずれかを他の任意の範囲と組み合わせることができることを理解されたい。しかしながら、幾つかの実施形態では、ガラス組成物は、希土類酸化物を、０．１モル％以上かつ１４．０モル％以下、例えば０．５モル％以上かつ１２．０モル％以下、１．０モル％以上かつ１０．０モル％以下、２．０モル％以上かつ８．０モル％以下、又は３．０モル％以上かつ６．０モル％以下、並びに前述の値の間のすべての範囲及び部分範囲の量で含む。

【0113】

より多くの希土類金属酸化物を添加することによってヤング率をさらに増加させることができるが、この場合、液相粘度が低下し、これにより、ダウンドローなどの従来のガラス成形プロセスと適合性がなくなる可能性がある。また、希土類金属酸化物の濃度が高すぎると、酸に対する化学的耐久性が低下する可能性があることが判明した。したがって、ガラスと酸性溶液及び／又は蒸気との接触が考慮される用途では、希土類金属酸化物の含有量が非常に高いガラスは推奨されない。同時に、これらのガラスはアルカリ溶液に対して優れた耐性を示した。

【0114】

実施形態では、ガラス組成物は、任意選択的に、１つ以上の清澄剤を含みうる。幾つかの実施形態では、清澄剤は、例えば、ＳｎＯ_２を含みうる。このような実施形態では、ＳｎＯ_２は、０．２モル％以下、例えば、０．０モル％以上かつ０．１モル％以下、並びに前述の値の間のすべての範囲及び部分範囲の量でガラス組成物中に存在しうる。他の実施形態では、ＳｎＯ_２は、０．０モル％以上かつ０．２モル％以下、又は０．１モル％以上かつ０．２モル％以下、並びに前述の値の間のすべての範囲及び部分範囲の量でガラス組成物中に存在しうる。幾つかの実施形態では、ガラス組成物は、ＳｎＯ_２を含まなくてよい。

【0115】

実施形態によれば、ガラス組成物は、Ｐｂ、Ｆ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃｄ、Ｂｅ、及び他の環境に優しくない成分を実質的に含まなくてよい。また、ガラス組成物は、Ｔａ_２Ｏ_５のような非常に高価な種、及び／又は本明細書の実施形態に記載される物理的特性に望ましくない悪影響をもたらすことが知られている種、例えば、イオン交換によって形成された応力を低下させる、Ｋ_２Ｏ；液相温度を急速に上昇させ、したがってガラスの液相粘度を低下させることが知られているＺｒＯ_２などを実質的に含まなくてもよい。幾つかの実施形態では、ガラス組成物はまた、ＴｉＯ_２、ＦｅＯ／Ｆｅ_２Ｏ_３、ＭｎＯ、及びガラス物品に望ましくない色をもたらし、及び／又はガラス物品の光透過率を低下させる可能性のある他のものなど、着色剤を含まなくてもよい。

【0116】

図３及び図４は、本明細書に開示され、説明される実施形態によるガラス物品の改善された機械的、粘性、及び結晶化特性を示している。これらの図において、シリーズ１は、本明細書に開示され、説明される実施形態によるガラスに対応しており、シリーズ２及びシリーズ３は、比較ガラス試料の特性を示している。

【0117】

図３は、修飾酸化物にＰ_２Ｏ_５を加えたものに対するアルミナの過剰量の増加に伴う液相粘度の低下の傾向、及び本明細書に開示され、説明される実施形態におけるこれらの２つの特性の組合せの改善を示している。図３において、シリーズ３は、次の特許及び特許出願に対応している：米国特許第７，１９９，０６６号；同第７，０７１，１３１号；同第３，６４２，５０４号；特開２００８－１１５０７１号；特開２０１０－１１６２７６号；米国特許第３，６２５，７１８号、米国特許出願公開第２０１６／３２６，０４５号；及び、米国特許第３，８３４，９１１号の各明細書。実施形態の組成物は、次の範囲内にある：ＳｉＯ_２≧５０．０モル％；Ｌｉ_２Ｏ≧６．９モル％；Ｌｉ_２Ｏ／ΣＲ_２Ｏ≧２／３。

【0118】

図３に示される比較例１～３０の組成及び液相粘度が下記表１に提示されている。

【0119】

【表1-1】

【0120】

【表1-2】

【0121】

【表1-3】

【0122】

【表1-4】

【0123】

図３に示されるように、本明細書の実施形態に開示されるガラス組成物は、約２００００ポアズ～約８００００ポアズの範囲の高い液相粘度、及び約２．５モル％～約７．２５モル％の非常に高い過アルミニウム比（Ａｌ_２Ｏ_３－Ｒ_２Ｏ－ＲＯ－Ｐ_２Ｏ_５）によって特徴付けられ、その結果、約８０ＧＰａ以上のヤング率を特徴とする高い機械的性能が得られる。これらの組成物と特性特徴との組合せは、本明細書に開示され、説明される実施形態によるガラス組成物の顕著な利点を示す。

【0124】

図４は、酸化リチウムの含有量と、次のように制限された組成空間の液相温度との間のトレードオフを示している：６８．０モル％≦ＳｉＯ_２≦８０．０モル％；ΣＲ_２Ｏ≦１２．５モル％；Ａｌ_２Ｏ_３－ΣＲ_２Ｏ－ΣＲＯ≦１．０モル％；０．０モル％≦Ｐ_２Ｏ_５≦１．０モル％。この組成空間は高いシリカ含有量に対応し、したがって、高い化学的耐久性及び成形性を特徴とする。この図４では、シリーズ１は、本明細書に開示され、説明される実施形態に対応し、シリーズ２は、２０１８年１０月３０日出願の米国特許出願第１６／１７５，０１６号明細書に開示される比較組成物に対応し、シリーズ３は、米国特許第３，８３４，９１１号明細書に開示されるガラスに対応し；シリーズ４は、米国特許第３，６２５，７１８号明細書に開示されるガラスに対応し；シリーズ５は、米国特許第７，０７１，１３１号明細書に開示されるガラスに対応している。

【0125】

図４に示される比較例３１～４２の組成及び液相温度が下記表２に提示されている。

【0126】

【表2-1】

【0127】

【表2-2】

【0128】

図４からわかるように、イオン交換後の圧縮応力を増加させるためにより多くのＬｉ_２Ｏを添加しようとする試みは、液相温度を上昇させ、それにより、リボン又は物品の成形時にガラス溶融物の失透を引き起こしうる。よって、図４は、本明細書に開示され、説明される幾つかの実施形態によるガラスが、約６．９モル％を超えるなど、大量のＬｉ_２Ｏを含み、１２７０℃未満などの非常に高い液相温度を有しないことを示している。この属性の組合せは、以前は達成できなかった。

【0129】

次に、上に開示されたアルカリアルミノケイ酸塩ガラス組成物の物理的特性について論じる。これらの物理的特性は、実施例を参照してより詳細に論じられるように、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス組成物の成分量を変更することによって達成することができる。

【0130】

破壊靭性Ｋ_Ｉｃは、亀裂を含む材料が破壊に耐える能力を表す特性である。材料の線形弾性破壊靭性は、材料の薄い亀裂が成長し始める応力拡大係数Ｋ_Ｉ（通常はＭＰａ・ｍ^１／２単位で測定される）から決定される。破壊靭性は、反復試験片においてシェブロンノッチ法によって測定し、ＡＳＴＭＣ１４２１－１８に準拠して平均化した。実施形態では、０．７５ＭＰａ・ｍ^１／２以上、例えば、０．８０ＭＰａ・ｍ^１／２以上、０．８５ＭＰａ・ｍ^１／２以上、０．９０ＭＰａ・ｍ^１／２以上、０．８５ＭＰａ・ｍ^１／２以上、１．００ＭＰａ・ｍ^１／２以上、１．０５ＭＰａ・ｍ^１／２以上、又は１．１０ＭＰａ・ｍ^１／２以上のＫ_Ｉｃ値を有することが望ましい。幾つかの実施形態では、Ｋ_Ｉｃ値は、１．１５ＭＰａ・ｍ^１／２以下、例えば、１．１０ＭＰａ・ｍ^１／２以下、１．０５ＭＰａ・ｍ^１／２以下、１．００ＭＰａ・ｍ^１／２以下、０．９５ＭＰａ・ｍ^１／２以下、０．９０ＭＰａ・ｍ^１／２以下、０．８５ＭＰａ・ｍ^１／２以下、又は０．８０ＭＰａ・ｍ^１／２以下である。実施形態では、上記の範囲のいずれかを他の任意の範囲と組み合わせることができることを理解されたい。したがって、実施形態では、ガラス物品は、０．７５ＭＰａ・ｍ^１／２以上かつ１．１５ＭＰａ・ｍ^１／２以下、例えば、０．８０ＭＰａ・ｍ^１／２以上かつ１．１０ＭＰａ・ｍ^１／２以下、０．８５ＭＰａ・ｍ^１／２以上かつ１．０５ＭＰａ・ｍ^１／２以下、又は０．９０ＭＰａ・ｍ^１／２以上かつ１．００ＭＰａ・ｍ^１／２以下、並びに前述の値の間のすべての範囲及び部分範囲のＫ_Ｉｃ値を有しうる。

【0131】

ガラス物品の実施形態はまた、高い弾性率（すなわち、結果として生じる変形に対する物質又は物体に加えられる力の比）を有する。高い弾性率は、ガラス物品をより剛性にし、発生する可能性のある外力の下での大きい変形を回避可能にする。材料の最も一般的な剛性は、ヤング率Ｅ（すなわち、この材料で作られた物品の応力（単位面積あたりの力）と歪み（比例変形）との関係）である。材料のヤング率が高いほど、変形は少なくなる。実施形態では、ガラス組成物のヤング率は、８０ＧＰａ以上かつ１２０ＧＰａ以下、例えば、８５ＧＰａ以上かつ１１５ＧＰａ以下、９０ＧＰａ以上かつ１１０ＧＰａ以下、９５ＧＰａ以上かつ１０５ＧＰａ以下、又は９７ＧＰａ以上かつ１００ＧＰａ以下、並びに前述の値の間のすべての範囲及び部分範囲でありうる。実施形態では、ガラス組成物のヤング率は、９０ＧＰａ以上かつ１０５ＧＰａ以下、９１ＧＰａ以上かつ１０４ＧＰａ以下、９２ＧＰａ以上かつ１０３ＧＰａ以下、９３ＧＰａ以上かつ１０２ＧＰａ以下、９４ＧＰａ以上かつ１０１ＧＰａ以下、９５ＧＰａ以上かつ１００ＧＰａ以下、又は９６ＧＰａ以上かつ９９ＧＰａ以下、並びに前述の値の間のすべての範囲及び部分範囲でありうる。この開示に列挙されるヤング率の値は、「金属および非金属部品の欠陥検出のための共鳴超音波分光法の標準ガイド（Standard Guide for Resonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection in Both Metallic and Non-metallic Parts）」と題されたＡＳＴＭ Ｅ２００１－１３に記載されている一般的なタイプの共鳴超音波分光法技術によって測定された値を指す。

【0132】

実施形態によるガラス物品の別の特徴は、２つの要因を組み合わせる；比弾性率Ｅ／ｄ（すなわち、ヤング率Ｅを密度ｄで除算したもの）としてのヤング率及び密度。実施形態によれば、Ｅ／ｄの値は、３０ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以上、例えば、３１ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以上、３２ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以上、３３ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以上、３４ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以上、又は３５ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以上である必要がある。幾つかの実施形態によれば、比弾性率Ｅ／ｄは、４０ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以下、例えば、３９ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以下、３８ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以下、３７ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以下、３６ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以下、３５ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以下、又は３４ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以下でありうる。実施形態では、上記の範囲のいずれかを他の任意の範囲と組み合わせることができることを理解されたい。幾つかの実施形態では、比弾性率Ｅ／ｄは、３０ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以上かつ４０ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以下、例えば、３１ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以上かつ３９ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以下、３２ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以上かつ３８ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以下、３３ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以上かつ３７ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以下、又は３４ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以上かつ３６ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以下、並びに前述の値の間のすべての範囲及び部分範囲でありうる。本開示で用いられる密度値は、ＡＳＴＭ Ｃ６９３－９３（２０１３）の浮力法によって測定された値を指す。

【0133】

実施形態によれば、イオン交換プロセスのパラメータには、浴組成、温度、及び浸漬時間が含まれるが、これらに限定されない。実施形態によれば、イオン交換プロセスは、３５０℃以上かつ４５０℃以下の温度で１時間以上かつ３２時間以下の時間、行われる。実施形態によれば、浴組成物は、主成分として硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ_３）及び硝酸カリウム（ＫＮＯ_３）を、完全にＮａＮＯ_３で構成される浴、及び完全にＫＮＯ_３で構成される浴、並びにそれらの間のＮａＮＯ_３とＫＮＯ_３のすべての組合せの浴を、例えば、３０モル％のＮａＮＯ_３と７０モル％のＫＮＯ_３、５０モル％のＮａＮＯ_３と５０モル％のＫＮＯ_３、７０モル％のＮａＮＯ_３と３０モル％のＫＮＯ_３などを含めた、さまざまな比率で含む。また、幾つかの実施形態では、塩浴には、イオン交換プロセスの性能を向上させる添加剤として、炭酸塩、塩化物、及び他のアルカリ金属化合物が含まれうる。イオン交換プロセスの特性は、複数の浸漬工程及び／又は複数の塩浴の使用、アニーリング、洗浄などの追加の工程の使用を含めて、変化させることができ、これらは概して、ガラス組成物と、イオン交換強化プロセスから結果的に生じるガラス組成物の所望の層の深さ及び圧縮応力によって決定されることが当業者に認識されよう。また、イオン交換プロセスは、より大きいイオンに追加の力を加え、それらの移動度を増加させ、したがって拡散速度を増加させる電場によって支援することができる。

【0134】

高い圧縮応力を有する圧縮層を得るために、イオン交換プロセス中の応力緩和に起因するこの応力の損失を回避することが望ましい場合がある。この応力の損失を回避するために、実施形態によるガラス組成物は、低温で高粘度を有しうる。これは、ＡＳＴＭ Ｃ５９８－９３に準拠してアニール点及び歪み点によって測定することができる。実施形態によれば、ガラス組成物は、上記規格に準拠して測定して、６００℃以上、例えば、６０５℃以上、６１０℃以上、６１５℃以上、６２０℃以上、６２５℃以上、６３０℃以上、６３５℃以上、６４０℃以上、６４５℃以上、又は６５０℃以上のアニール点を有する。幾つかの実施形態によれば、ガラス組成物は、上記規格に準拠して測定して、６７５℃以下、例えば、６７０℃以下、６６５℃以下、６６０℃以下、６５５℃以下、又は６５０℃以下のアニール点を有する。実施形態では、上記の範囲のいずれかを他の任意の範囲と組み合わせることができることを理解されたい。幾つかの実施形態では、ガラス組成物は、上記規格に準拠して測定して、６００℃以上かつ６７５℃以下、例えば、６０５℃以上かつ６７０℃以下、６１０℃以上かつ６６５℃以下、６１５℃以上かつ６６５℃以下、６２０℃以上かつ６６０℃以下、６２５℃以上かつ６５５℃以下、６３０℃以上かつ６５０℃以下、又は６３５℃以上かつ６４５℃以下、並びに前述の値の間のすべての範囲及び部分範囲のアニール点を有する。

【0135】

本明細書に開示され、説明される幾つかの実施形態は、リチウムイオン（Ｌｉ＋）を、例えばナトリウムイオン（Ｎａ＋）などのより大きいイオンへとイオン交換することに焦点を合わせている。というのも、このイオン交換は、低温での最速のプロセス時間内で同じ深さの表面層の形成を可能にするからである。

【0136】

実施形態によれば、ガラス物品のＣＴＥは、温度変化によって引き起こされる基板の線形サイズの可能な変化を決定しうる。ＣＴＥが少ないほど、温度による変形が少なくなる。この特性は、ＡＳＴＭ Ｅ２２８－１１に準拠した水平膨張計（プッシュロッド膨張計）を使用して測定される。実施形態によれば、ガラス物品のＣＴＥは、７０×１０^－７／Ｋ以下、例えば、６９×１０^－７／Ｋ以下、６８×１０^－７／Ｋ以下、６７×１０^－７／Ｋ以下、６６×１０^－７／Ｋ以下、６５×１０^－７／Ｋ以下、６４×１０^－７／Ｋ以下、６３×１０^－７／Ｋ以下、６２×１０^－７／Ｋ以下、６１×１０^－７／Ｋ以下、６０×１０^－７／Ｋ以下、５９×１０^－７／Ｋ以下、５８×１０^－７／Ｋ以下、５７×１０^－７／Ｋ以下、５６×１０^－７／Ｋ以下、又は５５×１０^－７／Ｋ以下でありうる。幾つかの実施形態では、ガラス物品のＣＴＥは、５０×１０^－７／Ｋ以上、例えば、５１×１０^－７／Ｋ以上、５２×１０^－７／Ｋ以上、５３×１０^－７／Ｋ以上、又は５４×１０^－７／Ｋ以上でありうる。実施形態では、上記の範囲のいずれかを他の任意の範囲と組み合わせることができることを理解されたい。幾つかの実施形態では、ガラス物品のＣＴＥは、５０×１０^－７／Ｋ以上かつ７０×１０^－７／Ｋ以下、例えば、５１×１０^－７／Ｋ以上かつ６９×１０^－７／Ｋ以下、５２×１０^－７／Ｋ以上かつ６８×１０^－７／Ｋ以下、５３×１０^－７／Ｋ以上かつ６７×１０^－７／Ｋ以下、５４×１０^－７／Ｋ以上かつ６６×１０^－７／Ｋ以下、５５×１０^－７／Ｋ以上かつ６５×１０^－７／Ｋ以下、５６×１０^－７／Ｋ以上かつ６４×１０^－７／Ｋ以下、５７×１０^－７／Ｋ以上かつ６３×１０^－７／Ｋ以下、５８×１０^－７／Ｋ以上かつ６２×１０^－７／Ｋ以下、又は５９×１０^－７／Ｋ以上かつ６１×１０^－７／Ｋ以下、並びに前述の値の間のすべての範囲及び部分範囲でありうる。

【0137】

実施形態によれば、ガラス組成物は、２００ポアズの粘度（２００Ｐ温度）に対応する温度で溶融することができる。ガラス形成溶融物の粘度と温度との関係は、本質的に、溶融されるガラスの化学組成の関数である。ガラス粘度は、ＡＳＴＭ Ｃ９６５－９６（２０１７）に準拠して、回転るつぼ法で測定した。実施形態によれば、ガラス組成物の溶融温度は、１８００℃以下、例えば、１７５０℃以下、１７００℃以下、１６５０℃以下、１６００℃以下、１５５０℃以下、１５００℃以下、１４５０℃以下、１４００℃以下、１３５０℃以下、又は１３００℃以下でありうる。幾つかの実施形態では、ガラス組成物の溶融温度は、１１００℃以上、例えば、１１５０℃以上、１２００℃以上、１２５０℃以上、１３００℃以上、又は１３５０℃以上でありうる。実施形態では、上記の範囲のいずれかを他の任意の範囲と組み合わせることができることを理解されたい。幾つかの実施形態では、ガラス組成物の溶融温度は、１１００℃以上かつ１８００℃以下、例えば、１１５０℃以上かつ１７５０℃以下、１２００℃以上かつ１７００℃以下、１２５０℃以上かつ１６５０℃以下、１３００℃以上かつ１６００℃以下、１３５０℃以上かつ１５５０℃以下、又は１４００℃以上かつ１５００℃以下、並びに前述の値の間のすべての範囲及び部分範囲でありうる。

【0138】

バッチ材料が溶融した後、前記溶融物からガラスシート、リボン、又は他の物品を形成するときに、結晶化を回避することが望ましい。ガラス形成物質の場合、結晶化プロセスの主な数値特性は、これを超えると材料が完全に液体になる最低温度、及び結晶が熱力学的平衡で溶融物と共存することができる最高温度を指定する、液相温度ＴＬである。この特性は、勾配法によって測定される。この方法は、ガラスの液相温度の測定に関するＡＳＴＭ Ｃ８２９－８１規格に準拠している。したがって、ガラス形成プロセスは、通常、ＴＬよりも高い温度で行われる。一方、ガラス組成物の液相粘度は、ガラスをシートにするために使用することができるどの成形プロセスが液相粘度によって決定されるかを決定するために使用することができる。液相粘度が高いほど、成形プロセスはガラスとより適合性になる。ガラスの粘度は温度に伴い指数関数的に低下することから、液相線での粘度を最大化するために液相温度を可能な限り低く保つことが望ましい。フロート処理の場合、ガラス組成物は、概して、少なくとも１０ｋＰの液相粘度を有し、溶融プロセスは、少なくとも５０ｋＰ、例えば、少なくとも１００ｋＰ、又は少なくとも５００ｋＰの液相粘度を必要とする。ホットプレス、ツインローラ技法などの他のプロセスでは、粘度値がかなり低くなる場合がある。例えば、光学産業で時々使用されるホットプレスでは、１０～２０ポアズの液相粘度で十分な場合がある。

【0139】

本明細書に開示されるガラス物品は、ディスプレイを備えた（一又は複数の）物品（例えば、携帯電話、タブレット、コンピュータ、ナビゲーションシステムなどを含む消費者向け電化製品）、建築用品、輸送用品（例えば、自動車、列車、航空機、船舶など）、家電機器用品、又は透明度、耐スクラッチ性、耐摩耗性、又はそれらの組合せを必要とする任意の物品などの別の物品に組み込むことができる。幾つかの実施形態では、ガラス物品は、記録媒体のための基板として使用することができる。本明細書に開示されるガラス物品のいずれかを組み込む例示的な物品が図７Ａ及び７Ｂに示されている。具体的には、図７Ａ及び７Ｂは、前面７０４、背面７０６、及び側面２０８を有する筐体７０２；筐体内部に少なくとも部分的に、又は筐体内に全体的にあり、少なくともコントローラと、メモリと、筐体の前面にあるか又はそれに隣接するディスプレイ７１０とを含む電気部品（図示せず）；並びに、ディスプレイの上方になるように、筐体の前面又はその上にあるカバー基板７１２を含む、消費者向け電子機器７００を示している。幾つかの実施形態では、カバー基板７１２は、本明細書に開示されるガラス物品のいずれかを含みうる。

【実施例】

【0140】

以下の実施例によって実施形態がさらに明らかになるであろう。これらの実施例は、上記の実施形態に限定されないことを理解されたい。

【0141】

実施例のガラスを、従来の原料、例えば、砂、酸化アルミニウム、アルカリ炭酸塩、アルカリ硝酸塩、スポジュメン、霞石閃長岩、ホウ砂、ホウ酸、メタリン酸アルミニウム、リン酸二ナトリウム、酸化マグネシウム、希土類金属酸化物、酸化スズ、及び下記表１によるさまざまな組合せなどを用いて溶融させた。ガラスを、１５００℃～１５７５℃で５～６時間、白金るつぼ内で溶融し、ドリゲージし（drigaged）、次に、１５７０℃～１６５０℃のより高い温度で５～６時間、再溶融して、均質性及び溶融品質を改善した。次に、ガラスを鋼板にキャストし、下記表１に与えられたアニール温度近くで１時間、アニールした。特性測定及びイオン交換実験のために、試料を切断し、研磨した。イオン交換試験用に準備された試料は、０．８ｍｍの厚さで作製された。アニールされたガラスは、図１に示されるように、より高い中央張力（ＣＴ）を達成するが、イオン交換及びピークＣＴに到達するまでに長い時間がかかる。イオン交換条件は、０．５ｍｍ～１ｍｍ厚のガラス物品では１時間～１０時間の時間で３６５℃～４４０℃である。浴組成物は、１％～１００％のＮａＮＯ_３及び０～９９％のＫＮＯ_３の範囲であり、通常は０．１％～２％のケイ酸を含んでいる。

【0142】

溶融ガラス試料を以下の試験に供した。

【0143】

室温での密度はアルキメデス法で測定した。

【0144】

２０℃～３００℃の温度範囲での熱膨張は、水平膨張計を使用して測定した。

【0145】

弾性率及びポアソン比は、ＲＵＳを使用して測定した。

【0146】

破壊靭性は、シェブロンノッチ付きショートバー法を使用して測定した。

【0147】

粘度は、ビーム曲げ法（１０^１２ポアズ以上）、平行板法（約１０^７．６ポアズ）、及び回転法（１０^６ポアズ未満）を使用して測定した。

【0148】

液相温度は、２４時間の保持時間で勾配法を使用して測定した。

【0149】

化学的耐久性は、ガラス試料を５質量％のＨＣｌ水溶液に９５℃で２４時間、及び５質量％のＮａＯＨに９５℃で６時間浸漬することにより、測定した。試験を行う前に、Ｔｙｇｏｎチューブを絞ってシャワーのようなすすぎを行いつつ、試料を蒸留水（１６ＭΩ抵抗）下で５分間すすぎ；６０℃～６５℃、４％のセミクリーン洗剤浴中で１分間、超音波処理し（５０／６０Ｈｚの周波数）；再度、Ｔｙｇｏｎチューブを絞ってシャワーのようなすすぎを行いつつ、１６ＭΩの蒸留水で５分間すすぎ；続いて、カスケード式の１８ＭΩ蒸留水浴中で５分間、最後のすすぎを行った。次に、試料をステンレス鋼トレイのガラスラックに移し、１１０℃のオーブンで１時間乾燥させ、使用するまでデシケータ内に入れた。湯浴中、パイレックス（登録商標）チューブ内でＨＣｌ試験を行った；同じ浴タイプの白金管でＮａＯＨを行った。処理後、試料を１６ＭΩ及び１８ＭΩの蒸留水でフラッドリンスし（flood-rinsed）、１１０℃のオーブンで約３０分間乾燥させ、重量を測定して質量の減少を測定した。

【0150】

イオン交換後の圧縮応力（表面ＣＳを含む）は、折原製作所（日本所在）製造のＦＳＭ－６０００などの市販の機器を使用して、表面応力計（ＦＳＭ）によって測定した。表面応力測定は、ガラスの複屈折に関連する応力光学係数（ＳＯＣ）の正確な測定に依拠している。ＳＯＣは、「ガラス応力－光学係数の測定のための標準試験方法（Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient）」と題されたＡＳＴＭ規格Ｃ７７０－１６に記載される手順Ｃ（ガラスディスク法）に準拠して測定される。

【0151】

実施例１～４０
これらの実施例は、希土類金属酸化物を含むリチウムアルミノケイ酸塩ガラス組成物を示している。表１から分かるように、これらの例では、約３．３モル％～約７．２５モル％のＡｌ_２Ｏ_３－Ｒ_２Ｏ－ＲＯ－Ｐ_２Ｏ_５の比及び最大で約７．８モル％のＡｌ_２Ｏ_３－Ｒ_２Ｏ－ＲＯの比を有し、約７．６モル％～約８．５モル％のＬｉ_２Ｏ及び合計で約１０．０モル％以下のアルカリ金属酸化物を含むガラスについて、液相温度が１１５５℃～１２０５℃に達することが可能であるように思われる。これらの例は、約１ｋポアズ～約８０ｋポアズの液相粘度、約８０ＧＰａ～約１００ＧＰａのヤング率、約２８ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム～約３８ＧＰａ・ｃｍ^３／グラムの比弾性率、最大で約０．９ＭＰａ・ｍ^１／２の破壊靭性、及び２００℃～３００℃で約４８×１０^－７／Ｋ～約６７×１０^－７／ＫのＣＴＥを有する。これらのガラスはすべて、アルカリ溶液に対して高い化学的耐久性を有しており（上記試験の後、質量損失は０．３～２．６６ｍｇ／ｃｍ^２）、それらの一部は酸性溶液に対して許容される耐久性を有している。

【0152】

実施例４１～５７
これらの例は、希土類金属酸化物を含まないリチウムアルミノケイ酸塩ガラス組成物を示している。表１からわかるように、この場合、最大で約１１．０モル％の非常に高いＡｌ_２Ｏ_３－Ｒ_２Ｏ－ＲＯ比の値、及び最大で約６．２モル％の高いＡｌ_２Ｏ_３－Ｒ_２Ｏ－ＲＯ－Ｐ_２Ｏ_５比に達することも可能であった。これらの例では、前の例ほど低くはないが、低い液相温度（１１８０℃まで）に達した。約４．０モル％のＡｌ_２Ｏ_３－Ｒ_２Ｏ－ＲＯ比を有する一部の組成物では、１００ｋＰを超える液相粘度に達し、これらの組成物はフュージョンドロープロセスと適合性がある。しかしながら、これらの例では、前の例で達成されたＡｌ_２Ｏ_３－Ｒ_２Ｏ－ＲＯ－Ｐ_２Ｏ_５比の最高値に達することはできなかった。しかしながら、大量のＭｇＯを添加した場合でも、１２１０℃～１２５０℃の液相温度及び最大で１０^４．６ポアズの液相粘度で、まだ８０ＧＰａを超える高いヤング率の値に達することが可能であり、これらのガラス組成物は、従来のフロート法及びある種のフュージョン法と適合性がある。

【0153】

図５Ａ～図６Ｃは、イオン交換後の本明細書に開示され、説明される実施形態によるガラスの一部の応力プロファイルを示している。イオン交換は、表１で指定されたアニール点に対応する温度で１～２時間事前にアニーリングされた後、炉内で冷却された試料に対して、溶融ＮａＮＯ_３を含む浴内で実行した。

【0154】

図５Ａ及び図５Ｂは、１６時間（Ａ）及び６時間（Ｂ）処理した、表１の同じ実施例７、８、及び９のデータを示している。図５Ｃは、表１に示される実施例２１～２６について６時間の処理後に得られたデータを示している。

【0155】

図５Ａに示されるように、１６時間処理された例は、高い応力において放物線状のプロファイルを示し、試料の厚さの約２０％でゼロ応力が観察され、これは、イオン交換が試料の厚さ１ｍｍ全体を通じて行われたことを示している。

【0156】

対照的に、６時間のみ処理した場合（図５Ｂ及び図５Ｃ）、応力プロファイルは正確に放物線ではないが、放物線に近く、ゼロ点は試料の厚さの１８％～１９％に対応し、これは、試料の空間のほぼすべてがイオン交換されていることを示している。この場合の応力レベルは、前の場合よりも約２０％少ないだけであり、これは、比較的短い交換時間で十分に高い応力レベルに達する可能性があることを示している。

【0157】

図６Ａは、４３０℃で６時間処理した、表１の実施例１０～１５のイオン交換後に得られた応力プロファイルを示しており、図６Ｂは、３９０℃で１６時間処理した同じ例を示しており、図６Ｃは、３９０℃で２４時間処理した同じ試料を示している。図６Ａから図６Ｂに示されるように、両方の場合において、応力プロファイルは、十分に高い応力レベルで放物線状に近くなる。ほぼ正確な放物線の応力プロファイルでの中央引張応力の最高値（最大で１２５ＭＰａ）は、３９０℃で２４時間の処理後に観察された（図６Ｃ）。しかしながら、図６Ａ及び図６Ｂに示されるように、この温度でのイオン交換の持続時間が短く、温度が高い場合、表面における同様の応力レベル及びほぼ放物線状のプロファイルが得られ、これは、試料の厚さのほぼ全体（１ｍｍ）でのイオン交換を示す。

【0158】

イオン交換後の応力のレベルは、多くの場合、ガラス組成物中のＬｉ_２Ｏの含有量によって決定される。したがって、最大量のＬｉ_２Ｏ（すなわち、９モル％～１０モル％）を含む実施例２０及び実施例４９では、最高の応力レベルが得られる。実施例２０は、１７３ＭＰａの最大中央引張応力を示しており、これは、放物線の法則によれば、表面における約３５０ＧＰａの圧縮応力に対応する。

【0159】

実施形態によるガラスの組成及びさまざまな特性が下記表３に提示されている。

【0160】

【表3-1A】

【0161】

【表3-1B】

【0162】

【表3-1C】

【0163】

【表3-2A】

【0164】

【表3-2B】

【0165】

【表3-2C】

【0166】

【表3-3A】

【0167】

【表3-3B】

【0168】

【表3-3C】

【0169】

【表3-4A】

【0170】

【表3-4B】

【0171】

【表3-4C】

【0172】

【表3-5A】

【0173】

【表3-5B】

【0174】

【表3-5C】

【0175】

【表3-6A】

【0176】

【表3-6B】

【0177】

【表3-6C】

【0178】

本明細書に記載されるすべての組成成分、関係、及び比率は、特に明記しない限り、モル％で提供される。本明細書に開示されるすべての範囲は、範囲が開示される前又は後に明示的に述べられているかどうかにかかわらず、広く開示されている範囲によって包含されるありとあらゆる範囲及び部分範囲を含む。

【0179】

特許請求の範囲に記載の主題の精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書に記載される実施形態にさまざまな修正及び変更を加えることができることは、当業者にとって明らかであろう。したがって、本明細書は、このような修正及び変更が添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物の範囲内に入る限り、本明細書、に記載されるさまざまな実施形態の修正及び変更に及ぶことが意図されている。

【0180】

本明細書で用いられる場合、番号の末尾の０は、その番号の有効桁数を表すことが意図されている。例えば、数値「１．０」には有効数字２桁が含まれ、数値「１．００」には有効数字３桁が含まれる。

【0181】

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

【0182】

実施形態１
ガラス組成物であって、
５０．０モル％以上かつ６５．０モル％以下のＳｉＯ_２；
１４．０モル％以上かつ２５．０モル％以下のＡｌ_２Ｏ_３；
７．０モル％以上かつ１０．０モル％以下のＬｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ；
７．０モル％以上のＬｉ_２Ｏ；
０．０モル％以上かつ３．０モル％以下のＰ_２Ｏ_５；及び
０．０モル％以上かつ８．０モル％以下のアルカリ土類金属
を含み、
前記ガラス組成物が、Ｆ、並びにＫ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｐｂ、及びＴａの酸化物を実質的に含まない、
ガラス組成物。

【0183】

実施形態２
Ａｌ_２Ｏ_３－Ｌｉ_２Ｏ－Ｎａ_２Ｏ－Ｋ_２Ｏの差が、モル基準で計算して、７．０モル％以上である、実施形態１に記載のガラス組成物。

【0184】

実施形態３
Ａｌ_２Ｏ_３－Ｌｉ_２Ｏ－Ｎａ_２Ｏ－Ｋ_２Ｏ－ＲＯの差が、モル基準で計算して、３．０モル％以上であり、ここで、ＲＯは二価金属酸化物の合計である、実施形態１又は２に記載のガラス組成物。

【0185】

実施形態４
Ａｌ_２Ｏ_３－Ｒ_２Ｏ－ＲＯ－Ｐ_２Ｏ_５の差が、モル基準で計算して、２．５モル％以上であり、ここで、Ｒ_２Ｏはアルカリ金属酸化物の合計であり、ＲＯは二価金属酸化物の合計である、実施形態１から３のいずれかに記載のガラス組成物。

【0186】

実施形態５
前記ガラス組成物が、
少なくとも約１０００ポアズの液相粘度；
少なくとも約８０ＧＰａのヤング率；
１６５０℃以下の２００Ｐ温度；
６００℃以上のアニール点；
少なくとも３０ＧＰａ・ｃｍ^３／グラムの比弾性率；及び
０．７８ＭＰａ・ｍ^１／２以上の破壊靭性
を有する、実施形態１から４のいずれかに記載のガラス組成物。

【0187】

実施形態６
前記ガラス組成物が、
１００００ポアズ以上の液相粘度、及び
１４５０℃未満の２００Ｐ温度
を有する、実施形態１から５のいずれかに記載のガラス組成物。

【0188】

実施形態７
前記ガラス組成物が、０．０モル％以上かつ１５．０モル％以下の希土類酸化物を含む、実施形態１から６のいずれかに記載のガラス組成物。

【0189】

実施形態８
ガラス組成物であって、
５０．０モル％以上かつ６５．０モル％以下のＳｉＯ_２；
１２．０モル％以上かつ２０．０モル％以下のＡｌ_２Ｏ_３；及び
６．５モル％以上かつ１０．０モル％以下のＬｉ_２Ｏ
を含み、
前記ガラス組成物が、ＺｒＯ_２及びＴｉＯ_２を実質的に含まず、かつ
Ａｌ_２Ｏ_３－Ｌｉ_２Ｏ－Ｎａ_２Ｏ－Ｋ_２Ｏ－ＲＯの差が、モル基準で計算して、４．５モル％以上であり、ここで、ＲＯは二価金属酸化物の合計である、
ガラス組成物。

【0190】

実施形態９
Ａｌ_２Ｏ_３－Ｒ_２Ｏ－ＲＯの差が、モル基準で計算して、７．５モル％以上であり、ここで、Ｒ_２Ｏはアルカリ金属酸化物の合計であり、ＲＯは二価金属酸化物の合計である、
実施形態８に記載のガラス組成物。

【0191】

実施形態１０
前記ガラス組成物が７．０モル％以上のＬｉ_２Ｏを含む、実施形態８又は９に記載のガラス組成物。

【0192】

実施形態１１
Ａｌ_２Ｏ_３－Ｒ_２Ｏ－ＲＯ－Ｐ_２Ｏ_５の差が、モル基準で計算して、４．０モル％以上であり、ここで、Ｒ_２Ｏはアルカリ金属酸化物の合計であり、ＲＯは二価金属酸化物の合計である、実施形態８から１０のいずれかに記載のガラス組成物。

【0193】

実施形態１２
前記ガラス組成物が、０．０モル％以上かつ１５．０モル％以下の希土類酸化物を含む、実施形態８から１１のいずれかに記載のガラス組成物。

【0194】

実施形態１３
前記ガラス組成物が、
１０００ポアズ以上の液相粘度；
８６ＧＰａ以上のヤング率；
１４２０℃以下の２００Ｐ温度；
６６０℃以上のアニール点；
３３ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以上の比弾性率、及び
０．８７ＭＰａ・ｍ^１／２以上の破壊靭性
を有する、実施形態８から１２のいずれかに記載のガラス組成物。

【0195】

実施形態１４
ガラス組成物であって、
５０．０モル％以上かつ６６．０モル％以下のＳｉＯ_２；
２０．０モル％以下のＡｌ_２Ｏ_３；及び
６．５モル％以上かつ１２．０モル％以下のＬｉ_２Ｏ
を含み、
前記ガラス組成物が、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、及びＦを実質的に含まず、
Ａｌ_２Ｏ_３－Ｌｉ_２Ｏ－Ｎａ_２Ｏ－Ｋ_２Ｏ－ＲＯ－Ｐ_２Ｏの差が、モル基準で計算して、２．５モル％以上であり、ここで、ＲＯは二価金属酸化物の合計であり、かつ
Ｂ_２Ｏ_３の量がＬｉ_２Ｏの量を超えない、
ガラス組成物。

【0196】

実施形態１５
前記ガラス組成物が、
１０００ポアズ以上の液相粘度；
８６ＧＰａ以上のヤング率；
１４２０℃以下の２００Ｐ温度；
６６０℃以上のアニール点；
３３ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以上の比弾性率；及び
０．８７ＭＰａ・ｍ^１／２以上の破壊靭性
を有する、実施形態１４に記載のガラス組成物。

【0197】

実施形態１６
前記ガラス組成物が、０．０モル％以上かつ１５．０モル％以下の希土類酸化物を含む、実施形態１４又は１５に記載のガラス組成物。

【0198】

実施形態１７
前記ガラス組成物が、７．０モル％以上かつ１０．０モル％以下のＬｉ_２Ｏを含む、実施形態１４から１６のいずれかに記載のガラス組成物。

【0199】

実施形態１８
ガラス組成物であって、
５０．０モル％以上かつ７０．０モル％以下のＳｉＯ_２；
２０．０モル％以下のＡｌ_２Ｏ_３；及び
７．０モル％以上かつ１０モル％以下のＬｉ_２Ｏ
を含み、
前記ガラス組成物がＴｉ及びＦを実質的に含まず、
Ａｌ_２Ｏ_３－Ｌｉ_２Ｏ－Ｎａ_２Ｏ－Ｋ_２Ｏ－ＲＯ－Ｐ_２Ｏ_５の差が、モル基準で計算して、７．５モル％以上であり、ここで、ＲＯは二価金属酸化物の合計である、
ガラス組成物。

【0200】

実施形態１９
ガラス組成物であって、
５０．０モル％以上かつ７０．０モル％以下のＳｉＯ_２；
０．０超かつ２０．０モル％以下のＡｌ_２Ｏ_３；
７．０モル％以上かつ１０．０モル％以下のＬｉ_２Ｏ；及び
０．０モル％以上かつ３．０モル％以下のＮａ_２Ｏ
を含み、
前記ガラス組成物が、Ｋ_２Ｏ及びＴｉＯ_２を実質的に含まず、かつ
Ａｌ_２Ｏ_３－Ｌｉ_２Ｏ－Ｎａ_２Ｏ－ＲＯの差が、モル基準で計算して、７．５モル％以上であり、ここで、ＲＯは二価金属酸化物の合計である、
ガラス組成物。

【0201】

実施形態２０
ガラス組成物であって、
５０．０モル％以上かつ６５．０モル％以下のＳｉＯ_２；
１０．０モル％以上かつ２０．０モル％以下のＡｌ_２Ｏ_３；
１０．０モル％以下のＬｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ；
７．０モル％以上のＬｉ_２Ｏ；
０．０モル％以上かつ８．０モル％以下のＢ_２Ｏ_３；
０．０モル％以上かつ５．０モル％以下のＰ_２Ｏ_５；
１．０モル％以上かつ１０．０モル％以下のＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＺｎＯ；
０．０モル％以上かつ１．０モル％未満のＭｇＯ；
０．１モル％以上かつ１５．０モル％以下の希土類金属の酸化物；及び
１．０モル％以下の他の種
を含む、ガラス組成物。

【0202】

実施形態２１
ガラス組成物であって、
３０．０質量％以上かつ５５．０質量％以下のＳｉＯ_２；
１６．０質量％以上かつ２５．０質量％以下のＡｌ_２Ｏ_３；
２．５質量％以上かつ７．０質量％以下のＬｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ；
２．５質量％以上のＬｉ_２Ｏ；
０．５質量％以上かつ１．５質量％以下のＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＺｎＯ；
１．０質量％以上かつ４５．０質量％以下の希土類金属の酸化物；
０．０質量％以上かつ１０．０質量％以下のＢ_２Ｏ_３；
０．０質量％以上かつ５．０質量％以下のＰ_２Ｏ_５；及び
１．０質量％以下の他の種
を含む、ガラス組成物。

【0203】

実施形態２２
Ａｌ_２Ｏ_３（モル％）が、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋Ｐ_２Ｏ_５＋３．０モル％以上であり、かつ
前記ガラス組成物が１０，０００ポアズ以上の液相粘度を有する、
実施形態１８から２０のいずれかに記載のガラス組成物。

【0204】

実施形態２３
前記ガラス組成物が５０，０００ポアズ以上の液相粘度を有する、実施形態１８から２２のいずれかに記載のガラス組成物。

【0205】

実施形態２４
前記ガラス組成物が０．９ＭＰａ・ｍ^１／２以上の破壊靭性を有する、実施形態１８から２３のいずれかに記載のガラス組成物。

【0206】

実施形態２５
前記ガラス組成物が、９０ＧＰａ以上かつ１００ＧＰａ以下のヤング率を有する、実施形態１８から２４のいずれかに記載のガラス組成物。

【0207】

実施形態２６
前記ガラス組成物が３１ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以上の比弾性率を有する、実施形態１８から２５のいずれかに記載のガラス組成物。

【0208】

実施形態２７
前記ガラス組成物が、
１４５０℃以下の２００Ｐ温度；
６３０℃以上のアニール点；
８０ＧＰａ以上のヤング率；
０．８ＭＰａ・ｍ^１／２以上の破壊靭性；及び
３１．０ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以上の比弾性率
を有する、実施形態１８から２１のいずれかに記載のガラス組成物。

【0209】

実施形態２８
前記ガラス組成物が、
１３００℃以下の２００Ｐ温度；
６５０℃以上のアニール点；
１００ＧＰａ以上のヤング率；及び
０．８３ＭＰａ・ｍ^１／２以下の破壊靭性
を有する、実施形態１８から２１のいずれかに記載のガラス組成物。

【0210】

実施形態２９
ＳｉＯ_２の含有量が６０．０モル％以上である、実施形態１８から２０のいずれかに記載のガラス組成物。

【0211】

実施形態３０
前記ガラス組成物が３０．０ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以上の比弾性率を有する、実施形態１８から２１のいずれかに記載のガラス組成物。

【0212】

実施形態３１
前記ガラス組成物が０．８ＭＰａ・ｍ^１／２以上の破壊靭性を有する、実施形態１８から２１のいずれかに記載のガラス組成物。

【0213】

実施形態３２
ガラス組成物であって、
５７．０モル％以上かつ６４．０モル％以下のＳｉＯ_２；
１４．０モル％以上かつ２０．０モル％以下のＡｌ_２Ｏ_３；
１０．０モル％以下のＬｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ；
７．５モル％以上のＬｉ_２Ｏ；
５．０モル％以上かつ８．０モル％以下のＢ_２Ｏ_３；
１．０モル％以上かつ２．５モル％以下のＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＺｎＯ；
３．０モル％以上かつ７．０モル％以下の希土類金属酸化物；及び
０．０モル％以上かつ１．０モル％以下のＰ_２Ｏ_５
を含む、ガラス組成物。

【0214】

実施形態３３
前記ガラス組成物が、
１４５０℃以下の２００Ｐ温度；
６００℃以上のアニール点；
０．８ＭＰａ・ｍ^１／２以上の破壊靭性；
８０ＧＰａ以上のヤング率；及び
３０．０ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以上の比弾性率
を有する、実施形態３２に記載のガラス組成物。

【0215】

実施形態３４
前記ガラス組成物が、
１４００℃以上かつ１６５０℃以下の２００Ｐ温度；
６００℃以上のアニール点；
０．８ＭＰａ・ｍ^１／２以上の破壊靭性；
８０ＧＰａ以上のヤング率；及び
３０．０ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以上の比弾性率
を含む、実施形態３２に記載のガラス組成物。

【0216】

実施形態３５
前記ガラス組成物が２０，０００ポアズ以上の液相粘度を有する、実施形態３２から３４のいずれかに記載のガラス組成物。

【0217】

実施形態３６
前記ガラス組成物が約８０，０００ポアズ以上の液相粘度を有する、実施形態３２から３４のいずれかに記載のガラス組成物。

【0218】

実施形態３７
ガラス組成物であって、
６０．１モル％以上かつ７０．０モル％以下のＳｉＯ_２；
１２．０モル％以上かつ２０．０モル％以下のＡｌ_２Ｏ_３；
７．０モル％以上かつ９．９モル％以下のＬｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ；
７．０モル％以上かつ９．９モル％以下のＬｉ_２Ｏ；
０．０モル％以上かつ２．９モル％以下のＮａ_２Ｏ；
０．０モル％以上かつ約１．０モル％以下のＫ_２Ｏ；
３．０モル％以上かつ８．０モル％以下のＢ_２Ｏ_３；
０．０モル％以上かつ２．０モル％以下のＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ；
０．０モル％以上かつ３．０モル％以下の希土類金属酸化物；及び
０．０モル％以上かつ１．０モル％以下のＰ_２Ｏ_５
から実質的になる、ガラス組成物。

【0219】

実施形態３８
前記ガラス組成物が、１６００℃以下の２００Ｐ温度及び６００℃以上のアニール点、０．８ＭＰａ・ｍ^１／２以上の破壊靭性、８０ＧＰａ以上のヤング率、並びに３２．０ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以上の比弾性率を有する、実施形態３７に記載のガラス組成物。

【0220】

実施形態３９
前記ガラス組成物が２０，０００ポアズ以上の液相粘を有する、実施形態３７又は３８に記載のガラス組成物。

【0221】

実施形態４０
前記ガラス組成物が１５０，０００ポアズ以上の液相粘度を有する、実施形態３７又は３８に記載のガラス組成物。

【0222】

実施形態４１
前記ガラス組成物が約１３．０モル％以上のＡｌ_２Ｏ_３を含む、実施形態３７から４０のいずれかに記載のガラス組成物。

【0223】

実施形態４２
ガラス組成物であって、
ＳｉＯ_２；
Ａｌ_２Ｏ_３；及び
Ｌｉ_２Ｏ
を含み、
前記ガラス組成物が６．５モル％以上のＬｉ_２Ｏを含み、
Ａｌ_２Ｏ_３－Ｒ_２Ｏの差が、モル基準で計算して、４．５モル％以上であり、ここで、Ｒ_２Ｏはモル％でのＬｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、及びＫ_２Ｏの合計含有量であり、
前記ガラス組成物が、
１０００ポアズ以上の液相粘度；
１５５０℃以下の２００Ｐ温度；及び
６００℃以上のアニール点
を有する、ガラス組成物。

【0224】

実施形態４３
Ａｌ_２Ｏ_３－Ｒ_２Ｏ－ＲＯの差が、モル基準で計算して、４．５モル％以上であり、ここで、Ｒ_２Ｏｈｓモル％でのＬｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、及びＫ_２Ｏの合計含有量であり、ＲＯは二価金属酸化物の合計である、実施形態４２に記載のガラス組成物。

【0225】

実施形態４４
前記ガラス組成物が、モル基準で計算して５．０モル％以上のＡｌ_２Ｏ_３－Ｒ_２Ｏの差を有する、実施形態４２又は４３に記載のガラス組成物。

【0226】

実施形態４５
前記ガラス組成物が１４５０℃以下の２００Ｐ温度を有する、実施形態４２から４４のいずれかに記載のガラス組成物。

【0227】

実施形態４６
前記ガラス組成物が６６０℃以上のアニール点を有する、実施形態４２から４５のいずれかに記載のガラス組成物。

【0228】

実施形態４７
Ａｌ_２Ｏ_３－Ｒ_２Ｏ－ＲＯ－Ｐ_２Ｏ_５の差が、モル基準で計算して、２．５モル％以上であり、ここで、Ｒ_２Ｏはアルカリ金属酸化物の合計であり、ＲＯは二価金属酸化物の合計である、実施形態４２に記載のガラス組成物。

【0229】

実施形態４８
前記ガラス組成物が１０，０００ポアズ以上の液相粘度を有する、実施形態４２から４７のいずれかに記載のガラス組成物。

【0230】

実施形態４９
前記ガラス組成物が、
９２ＧＰａ以上のヤング率；
３３．９ＧＰａ・ｃｍ^３／グラム以上の比弾性率；及び
０．９ＭＰａ・ｍ^１／２以上の破壊靭性
を有する、実施形態４２から４８のいずれかに記載のガラス組成物。

【0231】

実施形態５０
ガラス組成物であって、
ＳｉＯ_２；
Ａｌ_２Ｏ_３；及び
Ｌｉ_２Ｏ、を含み、
ＳｉＯ_２（モル％）が、４．０＊Ｌｉ_２Ｏ＋６．０＊（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）＋２．０＊（ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）＋２．５＊ＭｇＯ＋０．５＊Ａｌ_２Ｏ_３－１．０以上であり、
Ｌｉ_２Ｏ≧６．０モル％であり、
Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏが１４．０モル％以下であり、かつ
前記ガラス組成物が、
１０００ポアズ以上の液相粘度；
１５５０℃以下の２００Ｐ温度；及び
６００℃以上のアニール点
を有する、ガラス組成物。

【0232】

実施形態５１
前記ガラス組成物が１０，０００ポアズ以上の液相粘度を有する、実施形態５０に記載のガラス組成物。

【0233】

実施形態５２
前記ガラス組成物が８５ＧＰａ以上のヤング率を有する、実施形態５０又は５１に記載のガラス組成物。

【0234】

実施形態５３
前記ガラス組成物が０．８ＭＰａ・ｍ^１／２以上の破壊靭性を有する、実施形態５０から５２のいずれかに記載のガラス組成物。

【0235】

実施形態５４
前記ガラス組成物が７．０モル％以上のＬｉ_２Ｏを含む、実施形態５０から５３のいずれかに記載のガラス組成物。

【0236】

実施形態５５
前記ガラス組成物が、１０．０モル％以下のＬｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏを含む、実施形態５０から５４のいずれかに記載のガラス組成物。

【0237】

実施形態５６
前記ガラス組成物が６３０℃以上のアニール点を有する、実施形態５０から５５のいずれかに記載のガラス組成物。

【0238】

実施形態５７
ガラス組成物であって、
６８．０モル％以上かつ８０．０モル％以下のＳｉＯ_２；
６．７モル％以上かつ１２．５モル％以下のＬｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ；
６．７モル％以上のＬｉ_２Ｏ；
１．５モル％以下のＺｒＯ_２＋ＴｉＯ_２；
を含み、かつ
Ａｌ_２Ｏ_３（モル％）－ΣＲ_２Ｏ（モル％）－ΣＲＯ（モル％）のモル比が０．０モル％以上であり、ここで
前記ガラス組成物が、
１２６０℃以下の液相温度
を有し、ここで、
Ｒ_２Ｏはモル％でのすべての一価酸化物の合計であり、ＲＯはモル％でのすべての二価酸化物の合計である、
ガラス組成物。

【0239】

実施形態５８
前記ガラス組成物が、７０．０モル％以上かつ７５．０モル％以下のＳｉＯ_２を含む、実施形態５７に記載のガラス組成物。

【0240】

実施形態５９
前記ガラス組成物が１０．０モル％未満のＬｉ_２Ｏを含む、実施形態５７又は５８に記載のガラス組成物。

【0241】

実施形態６０
前記ガラス組成物が、Ｋ_２Ｏ、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、及びＦを実質的に含まない、実施形態５７から５９のいずれかに記載のガラス組成物。

【0242】

実施形態６１
前記ガラス組成物が、０．０モル％以上かつ２．０モル％以下の二価金属酸化物をさらに含む、実施形態５７から６０のいずれかに記載のガラス組成物。

【0243】

実施形態６２
前記ガラス組成物が、０．０モル％以上かつ８．０モル％以下のＢ_２Ｏ_３をさらに含む、実施形態５７から６１のいずれかに記載のガラス組成物。

【0244】

実施形態６３
前記ガラス組成物が、０．０モル％以上かつ８．０モル％以下のＰ_２Ｏ_５をさらに含む、実施形態５７から６２のいずれかに記載のガラス組成物。

【0245】

実施形態６４
前記ガラス組成物が１０，０００ポアズ以上の液相粘度を有する、実施形態５７から６３のいずれかに記載のガラス組成物。

【0246】

実施形態６５
前記ガラス組成物が３００，０００ポアズ以上の液相粘度を有する、実施形態６２に記載のガラス組成物。

【0247】

実施形態６６
消費者向け電子製品において、
前面、背面、及び側面を有する筐体；
少なくとも部分的に前記筐体内に設けられた電気部品であって、前記電気部品が少なくともコントローラ、メモリ、及びディスプレイを備えており、前記ディスプレイが前記筐体の前記前面又はそれに隣接して設けられている、電気部品；及び
前記ディスプレイの上に配置されたカバー基板
を備えており、
前記筐体の一部又は前記カバー基板のうちの少なくとも一方が、実施形態１～６５のいずれかに記載のガラス組成物を含むガラス物品を含む、
消費者向け電子製品。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7A】

【図7B】

【国際調査報告】