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(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】2023-02-01
(54)【発明の名称】破壊靱性が高いアルミノケイ酸塩ガラス
(51)【国際特許分類】
C03C 3/064 20060101AFI20230125BHJP
C03C 21/00 20060101ALI20230125BHJP
C03C 3/091 20060101ALI20230125BHJP
【ＦＩ】
C03C3/064
C03C21/00 101
C03C3/091
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022529312
(86)(22)【出願日】2020-11-20
(85)【翻訳文提出日】2022-07-14
(86)【国際出願番号】 US2020061432
(87)【国際公開番号】W WO2021108236
(87)【国際公開日】2021-06-03
(31)【優先権主張番号】62/940,307
(32)【優先日】2019-11-26
(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】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
【テーマコード（参考）】
4G059
4G062
【Ｆターム（参考）】
4G059AA01
4G059AC16
4G059HB03
4G059HB13
4G059HB14
4G059HB23
4G062AA01
4G062BB01
4G062CC10
4G062DA05
4G062DA06
4G062DB04
4G062DB05
4G062DC03
4G062DC04
4G062DD01
4G062DE01
4G062DF01
4G062EA03
4G062EA04
4G062EB03
4G062EC02
4G062ED03
4G062ED04
4G062EE01
4G062EE02
4G062EE03
4G062EF01
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4G062FF01
4G062FG01
4G062FH01
4G062FJ01
4G062FK01
4G062FL01
4G062GA01
4G062GA10
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4G062GD01
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4G062HH01
4G062HH03
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4G062HH11
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4G062HH15
4G062HH17
4G062HH20
4G062JJ01
4G062JJ03
4G062JJ05
4G062JJ07
4G062JJ10
4G062KK01
4G062KK03
4G062KK05
4G062KK07
4G062KK10
4G062MM12
4G062NN33
4G062NN34
(57)【要約】
ガラス組成物は、ＳｉＯ２、１５モル％超から３２モル％以下のＡｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、Ｎａ２Ｏ、およびＬｉ２Ｏを含む。このガラス組成物は、０．７５ＭＰａ√ｍ以上の破壊靱性および８０ＧＰａ以上から１２０ＧＰａ以下のヤング率を有することがある。このガラス組成物は、化学的に強化できる。このガラス組成物は、ガラス物品または消費者向け電気製品に使用されることがある。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
３７．０モル％以上から５７．５モル％以下のＳｉＯ２、１５．０モル％以上から３１．２モル％以下のＡｌ２Ｏ３、
１．３モル％以上から２５．９モル％以下のＢ２Ｏ３、
０モル％以上から７．７モル％以下のＣａＯ、
０．３５モル％以上から０．５モル％以下のＫ２Ｏ、
１．７モル％以上から２１．０モル％以下のＭｇＯ、
２．０モル％以上から９．０モル％以下のＮａ２Ｏ、および
４．０モル％以上から１１．９モル％以下のＬｉ２Ｏ、
を含む組成物。
【請求項2】
前記組成物が０．７５ＭＰａ√ｍ以上の破壊靱性を有する、および／または前記組成物が、８０ＧＰａ以上から１２０ＧＰａ以下のヤング率を有する、および／または
前記組成物が、６．２ＧＰａ以上から７．７ＧＰａ以下の硬度を有する、
請求項１記載の組成物。
【請求項3】
ＳｉＯ２、１５モル％超から３２モル％以下のＡｌ２Ｏ３、
Ｂ２Ｏ３、
Ｋ２Ｏ、
ＭｇＯ、
Ｎａ２Ｏ、および
Ｌｉ２Ｏ、
を含む組成物であって、０．７５ＭＰａ√ｍ以上の破壊靱性および８０ＧＰａ以上から１２０ＧＰａ以下のヤング率を有する組成物。
【請求項4】
３７．０モル％以上から５７．５モル％以下のＳｉＯ２、および／または１．３モル％以上から２５．９モル％以下のＢ２Ｏ３、および／または
０モル％以上から７．７モル％以下のＣａＯ、および／または
１．７モル％以上から２１．０モル％以下のＭｇＯ、
を含む、請求項３記載の組成物。
【請求項5】
０．３５モル％以上から０．５モル％以下のＫ２Ｏ、および／または２．０モル％以上から９．０モル％以下のＮａ２Ｏ、および／または
４．０モル％以上から１１．９モル％以下のＬｉ２Ｏ、
を含む、請求項３または４記載の組成物。
【請求項6】
前記組成物が１０００ポアズ未満の液相粘度を有する、請求項１から５いずれか１項記載の組成物。
【請求項7】
ガラス系基板をイオン交換することによって形成されるガラス系物品であって、前記ガラス系物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力領域、
を含み、
前記ガラス系基板は、請求項１から６いずれか１項記載の組成物から作られる、ガラス系物品。
【請求項8】
ガラス系物品において、前記ガラス系物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力領域と、
前記ガラス系物品の中心での組成であって、
３７．０モル％以上から５７．５モル％以下のＳｉＯ２、
１５．０モル％以上から３１．２モル％以下のＡｌ２Ｏ３、
１．３モル％以上から２５．９モル％以下のＢ２Ｏ３、
０モル％以上から７．７モル％以下のＣａＯ、
０．３５モル％以上から０．５モル％以下のＫ２Ｏ、
１．７モル％以上から２１．０モル％以下のＭｇＯ、
２．０モル％以上から９．０モル％以下のＮａ２Ｏ、および
４．０モル％以上から１１．９モル％以下のＬｉ２Ｏ、
を含む組成と、
を有するガラス系物品。
【請求項9】
前記圧縮応力領域が、５００ＭＰａ以上の圧縮応力、および／または
５μｍ以上のスパイク深さＤＯＬｓｐ、
を有する、請求項７または８記載のガラス系物品。
【請求項10】
方法において、ガラス系基板をイオン交換して、ガラス系物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力領域を有する該ガラス系物品を形成する工程、
を含み、
前記ガラス系基板は、請求項１から６いずれか１項記載の組成物から作られている、方法。
【発明の詳細な説明】
【優先権】
【0001】
本出願は、その内容が依拠され、ここに全て引用される、２０１９年１１月２６日に出願された米国仮特許出願第６２／９４０３０７号の優先権の恩恵を主張するものである。
【技術分野】
【0002】
本明細書は、広く、電子機器用のカバーガラスに使用するのに適したガラス組成物に関する。より詳しくは、本明細書は、電子機器用のカバーガラスに形成できる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、携帯型メディアプレーヤー、パーソナルコンピュータ、およびカメラなどの携帯型機器の持ち運ばれる性質上、これらの機器は、地面などの硬質表面に偶発的に落下する状況に特になりやすい。これらの機器には、典型的に、カバーガラスが組み込まれ、このカバーガラスは硬質表面と衝突した際に損傷を受けることがある。これらの機器の多くで、カバーガラスは、ディスプレイ用カバーの機能を果たし、タッチ機能性を備えることがあり、よって、カバーガラスが損傷したときに、機器の使用が悪影響を受ける。
【0004】
関連する携帯型機器が硬質表面上に落とされたときのカバーガラスには、主要な破壊モードが２つある。これらのモードの内の一方は曲げ破壊であり、これは、機器が硬質表面との衝突による動荷重に曝されたときのガラスの曲げにより生じる。他方のモードは鋭い接触による破壊であり、これは、ガラス表面への損傷の導入により生じる。ガラスがアスファルト、花崗岩などのざらざらした硬質表面と衝突すると、ガラス表面に鋭い圧痕が生じ得る。これらの圧痕は、亀裂がそこから発生し、伝搬することのあるガラス表面の破損部位となる。
【0005】
ガラスは、ガラス表面に圧縮応力を誘発させる工程を含むイオン交換技術によって、曲げ破壊に対する耐性を向上させることができる。しかしながら、イオン交換されたガラスは、鋭い接触によるガラスの局所的な圧痕によって生じる高い応力集中のために、動的な鋭い接触に対してまだ脆弱である。
【0006】
ガラス製造業者および手持ち式機器の製造業者は、手持ち式機器の鋭い接触による破壊に対する抵抗性を改善することに継続して取り組んできた。解決策としては、カバーガラス上のコーティングから、機器が硬質表面に落下した際にカバーガラスが直接硬質表面と衝突するのを防ぐベゼルまで、様々なものがある。しかしながら、審美的要件や機能的要件の制約のために、カバーガラスが硬質表面に衝突するのを完全に防ぐことは非常に難しい。
【0007】
また、携帯型機器ができるだけ薄いことも望ましい。したがって、強度に加え、携帯型機器におけるカバーガラスとして使用すべきガラスをできるだけ薄く製造することも望ましい。それゆえ、カバーガラスの強度を増強させることに加え、ガラスが、薄いガラスシートなどの薄いガラス物品の製造を可能にする過程によって成形できるようにする機械的特性を有することも望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
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、薄い物品として成形できるようにする機械的性質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】
【0009】
態様（１）によれば、ガラスが提供される。そのガラスは、３７．０モル％以上から５７．５モル％以下のＳｉＯ２、１５．０モル％以上から３１．２モル％以下のＡｌ２Ｏ３、１．３モル％以上から２５．９モル％以下のＢ２Ｏ３、０モル％以上から７．７モル％以下のＣａＯ、０．３５モル％以上から０．５モル％以下のＫ２Ｏ、１．７モル％以上から２１．０モル％以下のＭｇＯ、２．０モル％以上から９．０モル％以下のＮａ２Ｏ、および４．０モル％以上から１１．９モル％以下のＬｉ２Ｏを含む組成物を有する。
【0010】
態様（２）によれば、その組成物が１０００ポアズ未満の液相粘度を有する、態様（１）のガラスが提供される。
【0011】
態様（３）によれば、その組成物が０．７５ＭＰａ√ｍ以上の破壊靱性を有する、態様（１）から直前の態様のいずれかのガラスが提供される。
【0012】
態様（４）によれば、その組成物が０．７８ＭＰａ√ｍ以上の破壊靱性を有する、態様（１）から直前の態様のいずれかのガラスが提供される。
【0013】
態様（５）によれば、その組成物が、８０ＧＰａ以上から１２０ＧＰａ以下のヤング率を有する、態様（１）から直前の態様のいずれかのガラスが提供される。
【0014】
態様（６）によれば、その組成物が、６．２ＧＰａ以上から７．７ＧＰａ以下の硬度を有する、態様（１）から直前の態様のいずれかのガラスが提供される。
【0015】
態様（７）によれば、ガラスが提供される。そのガラスは、ＳｉＯ２、１５モル％超から３２モル％以下のＡｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、Ｎａ２Ｏ、およびＬｉ２Ｏを含む組成物を有する。そのガラスは、０．７５ＭＰａ√ｍ以上の破壊靱性および８０ＧＰａ以上から１２０ＧＰａ以下のヤング率を有する。
【0016】
態様（８）によれば、ＣａＯをさらに含む、態様（７）のガラスが提供される。
【0017】
態様（９）によれば、３７．０モル％以上から５７．５モル％以下のＳｉＯ２を含む、態様（７）から直前の態様のいずれかのガラスが提供される。
【0018】
態様（１０）によれば、１５モル％以上から３０モル％以下のＡｌ２Ｏ３を含む、態様（７）から直前の態様のいずれかのガラスが提供される。
【0019】
態様（１１）によれば、１．３モル％以上から２５．９モル％以下のＢ２Ｏ３を含む、態様（７）から直前の態様のいずれかのガラスが提供される。
【0020】
態様（１２）によれば、０モル％以上から７．７モル％以下のＣａＯを含む、態様（７）から直前の態様のいずれかのガラスが提供される。
【0021】
態様（１３）によれば、０．３５モル％以上から０．５モル％以下のＫ２Ｏを含む、態様（７）から直前の態様のいずれかのガラスが提供される。
【0022】
態様（１４）によれば、１．７モル％以上から２１．０モル％以下のＭｇＯを含む、態様（７）から直前の態様のいずれかのガラスが提供される。
【0023】
態様（１５）によれば、２．０モル％以上から９．０モル％以下のＮａ２Ｏを含む、態様（７）から直前の態様のいずれかのガラスが提供される。
【0024】
態様（１６）によれば、４．０モル％以上から１１．９モル％以下のＬｉ２Ｏを含む、態様（７）から直前の態様のいずれかのガラスが提供される。
【0025】
態様（１７）によれば、その組成物が０．７８ＭＰａ√ｍ以上の破壊靱性を有する、態様（７）から直前の態様のいずれかのガラスが提供される。
【0026】
態様（１８）によれば、その組成物が０．８２ＭＰａ√ｍ以上の破壊靱性を有する、態様（７）から直前の態様のいずれかのガラスが提供される。
【0027】
態様（１９）によれば、その組成物が１０００ポアズ未満の液相粘度を有する、態様（７）から直前の態様のいずれかのガラスが提供される。
【0028】
態様（２０）によれば、ガラス系物品が提供される。そのガラス系物品は、ガラス系基板をイオン交換することによって形成される。そのガラス系物品は、ガラス系物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力領域を含む。そのガラス系基板は、先の態様のいずれかのガラスから作られることがある。
【0029】
態様（２１）によれば、ガラス系物品が提供される。そのガラス系物品は、ガラス系物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力領域を含む。そのガラス系物品の中心での組成は、３７．０モル％以上から５７．５モル％以下のＳｉＯ２、１５．０モル％以上から３１．２モル％以下のＡｌ２Ｏ３、１．３モル％以上から２５．９モル％以下のＢ２Ｏ３、０モル％以上から７．７モル％以下のＣａＯ、０．３５モル％以上から０．５モル％以下のＫ２Ｏ、１．７モル％以上から２１．０モル％以下のＭｇＯ、２．０モル％以上から９．０モル％以下のＮａ２Ｏ、および４．０モル％以上から１１．９モル％以下のＬｉ２Ｏを含む。
【0030】
態様（２２）によれば、その圧縮応力領域が、５００ＭＰａ以上の圧縮応力を有する、態様（２０）から直前の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。
【0031】
態様（２３）によれば、５μｍ以上のスパイク深さＤＯＬｓｐを有する、態様（２０）から直前の態様のいずれかのガラス系物品が提供される。
【0032】
態様（２４）によれば、消費者向け電気製品が提供される。その消費者向け電気製品は、前面、背面、および側面を有する筐体；少なくとも部分的に筐体内にある電気部品であって、制御装置、メモリ、および筐体の前面またはそれに隣接したディスプレイを含む電気部品；およびディスプレイを覆って配置されたカバーを備える。筐体またはカバーの少なくとも一方の少なくとも一部は、態様（２０）から直前の態様のいずれかのガラス系物品から作られている。
【0033】
態様（２５）によれば、方法が提供される。その方法は、ガラス系基板をイオン交換して、ガラス系物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力領域を有するガラス系物品を形成する工程を含む。そのガラス系基板は、３７．０モル％以上から５７．５モル％以下のＳｉＯ２、１５．０モル％以上から３１．２モル％以下のＡｌ２Ｏ３、１．３モル％以上から２５．９モル％以下のＢ２Ｏ３、０モル％以上から７．７モル％以下のＣａＯ、０．３５モル％以上から０．５モル％以下のＫ２Ｏ、１．７モル％以上から２１．０モル％以下のＭｇＯ、２．０モル％以上から９．０モル％以下のＮａ２Ｏ、および４．０モル％以上から１１．９モル％以下のＬｉ２Ｏを含む。
【0034】
態様（２６）によれば、方法が提供される。その方法は、ガラス系基板をイオン交換して、ガラス系物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力領域を有するガラス系物品を形成する工程を含む。そのガラス系基板は、０．７５ＭＰａ√ｍ以上の破壊靱性および８０ＧＰａ以上から１２０ＧＰａ以下のヤング率を有し、ＳｉＯ２、１５モル％超から３２モル％以下のＡｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、Ｎａ２Ｏ、およびＬｉ２Ｏを含む。
【0035】
態様（２７）によれば、イオン交換する工程は、ガラス系基板を、ナトリウムとカリウムを含有する溶融塩浴に曝露する工程を含む、態様（２５）から直前の態様のいずれかの方法が提供される。
【0036】
追加の特徴および利点が、以下の詳細な説明に述べられており、一部には、その説明から当業者に容易に明白となるか、または以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付図面を含む、ここに記載された実施の形態を実施することによって、認識されるであろう。
【0037】
先の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方とも、様々な実施の形態を記載しており、請求項の主題の性質および特徴を理解するための概要または骨子を提供する意図があることを理解すべきである。添付図面は、様々な実施の形態のさらなる理解を与えるために含まれ、本明細書に包含され、その一部を構成する。図面は、ここに記載された様々な実施の形態を示しており、説明と共に、請求項の主題の原理と作動を説明する働きをする。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【発明を実施するための形態】
【0039】
ここで、様々な実施の形態による、マグネシウムを含有するアルカリアルミノケイ酸塩ガラスを詳しく参照する。アルカリアルミノケイ酸塩ガラスは良好なイオン交換可能性を有し、アルカリアルミノケイ酸塩ガラスにおいて高強度および高靭性の特性を達成するために、化学強化過程が使用されてきた。ナトリウムアルミノケイ酸塩ガラスは、ガラス成形性および品質の高い、高度にイオン交換可能なガラスである。リチウムアルミノケイ酸塩ガラスは、ガラス品質の高い、高度にイオン交換なガラスである。ケイ酸塩ガラスの網状構造中にＡｌ２Ｏ３を置換すると、イオン交換中に一価陽イオンの相互拡散性が増す。溶融塩浴（例えば、ＫＮＯ３またはＮａＮＯ３）中の化学強化によって、強度が高く、靭性が高く、圧痕亀裂形成抵抗が高いガラスを得ることができる。化学強化によって得ら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、および他の属性を向上させる様々な形状を有することがある。
【0040】
したがって、物理的性質、化学的耐久性、およびイオン交換可能性が良好なアルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、カバーガラスとしての使途のために、注目されている。具体的に、より高い破壊靭性および速いイオン交換可能性を有するリチウム含有アルミノケイ酸塩ガラスが、ここに提供される。異なるイオン交換過程によって、より大きい中央張力（ＣＴ）、圧縮深さ（ＤＯＣ）、および高い圧縮応力（ＣＳ）を達成することができる。しかしながら、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス中にリチウムを添加すると、ガラスの融点、軟化点、または液相粘度が低下することがある。
【0041】
ここに記載されたガラス組成物の実施の形態において、構成成分（例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏなど）の濃度は、特に明記のない限り、酸化物基準のモルパーセント（モル％）で与えられている。実施の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、下記に個別に述べられている。ある成分の様々に列挙された範囲のどれも、どの他の成分の様々に列挙された範囲のどれと個別に組み合わされてもよいことを理解すべきである。ここに用いられているように、数字の末尾の０は、その数字の有効数字を表すためである。例えば、「１．０」は有効数字２桁であり、「１．００」は有効数字３桁である。
【0042】
高い破壊靭性（ＫＩＣ）を示すリチウムアルミノケイ酸塩ガラス組成物が、ここに開示されている。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、少なくとも０．７５ＭＰａ√ｍのＫＩＣ破壊靭性値によって特徴付けられる。どの特定の理論により束縛される意図もないが、ここに記載されたガラスの高い破壊靭性は、少なくとも一部には、ガラス組成物中に含まれる高磁場強度成分の濃度のためであると考えられる。
【0043】
ここ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実施の形態において、ＳｉＯ２は、最多成分であり、よって、ＳｉＯ２は、ガラス組成物から形成されるガラス網状構造の主成分である。純粋なＳｉＯ２は、比較的低いＣＴＥを有し、無アルカリである。しかしながら、純粋なＳｉＯ２の融点は高い。したがって、ガラス組成物中のＳｉＯ２の濃度が高すぎると、そのガラス組成物の成形性は、より高濃度のＳｉＯ２のためにガラスを溶融する難易度が増し、それは転じて、ガラスの成形性に悪影響を及ぼすので、低下するであろう。実施の形態において、そのガラス組成物は、一般に、３７．０モル％以上から５７．５モル％以下の量、および先の値の間の全ての範囲と部分的範囲の量でＳｉＯ２を含む。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、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、４９．０モル％以上、５０．０モル％以上、５１．０モル％以上、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、または５７．０モル％以上など、３８．０モル％以上の量でＳｉＯ２を含む。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、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、５１．０モル％以下、５０．０モル％以下、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、または３８．０モル％以下など、５７．０モル％以下の量でＳｉＯ２を含む。実施の形態において、そのガラス組成物が、３７．０モル％以上から５７．０モル％以下、３８．０モル％以上から５６．０モル％以下、３９．０モル％以上から５５．０モル％以下、３８．０モル％以上から５４．０モル％以下、３９．０モル％以上から５３．０モル％以下、４０．０モル％以上から５２．０モル％以下、４１．０モル％以上から５１．０モル％以下、４２．０モル％以上から５０．０モル％以下、４３．０モル％以上から４９．０モル％以下、４４．０モル％以上から４８．０モル％以下、４５．０モル％以上から４７．０モル％以下、および上述した間の全ての範囲と部分的範囲の量でＳｉＯ２を含むように、上述した範囲のいずれも、どの他の範囲と組み合わされてもよいことを理解すべきである。
【0044】
実施の形態のガラス組成物は、Ａｌ２Ｏ３を含む。Ａｌ２Ｏ３は、ＳｉＯ２と同じように、ガラス網状構造形成材の働きをすることがある。Ａｌ２Ｏ３は、Ａｌ２Ｏ３の量が多すぎる場合、ガラス組成物から形成されるガラス溶融物中の四面体配位のために、ガラス組成物の粘度を増加させ、ガラス組成物の成形性を低下させることがある。しかしながら、Ａｌ２Ｏ３の濃度が、ガラス組成物中のＳｉＯ２の濃度とアルカリ酸化物の濃度に対して釣り合わされると、Ａｌ２Ｏ３は、ガラス溶融物の液相温度を低下させ、それによって、液相粘度を向上させ、特定の成形過程とのガラス組成物の適合性を改善することができる。ガラス組成物中にＡｌ２Ｏ３を含ませると、ここに記載されたように、破壊靱性値を高くすることができる。実施の形態において、そのガラス組成物は、一般に、１５．０モル％以上から３１．２モル％以下、および上述した値の間の全ての範囲と部分的範囲の濃度でＡｌ２Ｏ３を含む。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、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、２４．５モル％以上、２５．０モル％以上、２５．５モル％以上、２６．０モル％以上、２６．５モル％以上、２７．０モル％以上、２７．５モル％以上、２８．０モル％以上、２８．５モル％以上、２９．０モル％以上、２９．５モル％以上、３０．０モル％以上、３０．５モル％以上、または３１．０モル％以上など、１５モル％超の量でＡｌ２Ｏ３を含む。実施の形態において、そのガラス組成物は、３１．５モル％以下、３１．０モル％以下、３０．５モル％以下、３０．０モル％以下、２９．５モル％以下、２９．０モル％以下、２８．５モル％以下、２８．０モル％以下、２７．５モル％以下、２７．０モル％以下、２６．５モル％以下、２６．０モル％以下、２５．５モル％以下、２５．０モル％以下、２４．５モル％以下、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、または１５．５モル％以下など、３２モル％以下の量でＡｌ２Ｏ３を含む。実施の形態において、そのガラス組成物が、１５モル％以上から３２モル％以下、例えば、１５．０モル％以上から３１．５モル％以下、１５．５モル％以上から３１．０モル％以下、１６．０モル％以上から３０．５モル％以下、１６．５モル％以上から３０．０モル％以下、１７．０モル％以上から２９．５モル％以下、１７．５モル％以上から２９．０モル％以下、１８．０モル％以上から２８．５モル％以下、１８．５モル％以上から２８．０モル％以下、１９．０モル％以上から２７．５モル％以下、１９．５モル％以上から２７．０モル％以下、２０．０モル％以上から２６．５モル％以下、２０．５モル％以上から２６．０モル％以下、２１．０モル％以上から２５．５モル％以下、２１．５モル％以上から２５．０モル％以下、２２．０モル％以上から２４．５モル％以下、２２．５モル％以上から２４．０モル％以下、２３．０モル％以上から２３．５モル％以下、および上述した間の全ての範囲と部分的範囲などの量でＡｌ２Ｏ３を含むように、上述した範囲のいずれも、どの他の範囲と組み合わされてもよいことを理解すべきである。
【0045】
Ｂ２Ｏ３は、ＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３のように、網状構造形成材としてガラス組成物に添加され、それによって、ガラス組成物の溶融性および成形性を低下させる。それゆえ、Ｂ２Ｏ３は、これらの性質を過剰に低下させない量で添加されることがある。そのガラス組成物中にＢ２Ｏ３を含ませることにより、ここに記載されたように、破壊靱性値を高くすることができる。実施の形態において、そのガラス組成物は、１．３モル％以上から２５．９モル％以下、および上述した値の間の全ての範囲と部分的範囲の量のＢ２Ｏ３を含むことがある。実施の形態において、そのガラス組成物は、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、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、２４．５モル％以上、２５．０モル％以上、または２５．５モル％以上など、０モル％超の量でＢ２Ｏ３を含むことがある。実施の形態において、そのガラス組成物は、２５．０モル％以下、２４．５モル％以下、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、１２．５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、または１．５モル％以下など、２５．５モル％以下の量でＢ２Ｏ３を含むことがある。実施の形態において、そのガラス組成物が、１．５モル％以上から２５．５モル％以下、例えば、２．０モル％以上から２５．０モル％以下、２．５モル％以上から２４．５モル％以下、３．０モル％以上から２４．０モル％以下、３．５モル％以上から２３．５モル％以下、４．０モル％以上から２３．０モル％以下、４．５モル％以上から２２．５モル％以下、５．０モル％以上から２２．０モル％以下、５．５モル％以上から２１．５モル％以下、６．０モル％以上から２１．０モル％以下、６．５モル％以上から２０．５モル％以下、７．０モル％以上から２０．０モル％以下、７．５モル％以上から１９．５モル％以下、８．０モル％以上から１９．０モル％以下、８．５モル％以上から１８．５モル％以下、９．０モル％以上から１８．０モル％以下、９．５モル％以上から１７．５モル％以下、１０．０モル％以上から１７．０モル％以下、１０．５モル％以上から１６．５モル％以下、１１．０モル％以上から１６．０モル％以下、１１．５モル％以上から１５．５モル％以下、１２．０モル％以上から１５．０モル％以下、１２．５モル％以上から１４．５モル％以下、１３．０モル％以上から１４．０モル％以下、および上述した間の全ての範囲と部分的範囲などの量でＢ２Ｏ３を含むように、上述した範囲のいずれも、どの他の範囲と組み合わされてもよいことを理解すべきである。
【0046】
前記ガラス組成物中にＬｉ２Ｏを含ませることにより、イオン交換過程をよりよく制御することができ、ガラスの軟化点をさらに低下させ、それによって、ガラスの製造可能性が高まる。そのガラス組成物中にＬｉ２Ｏが存在することにより、放物形を有する応力プロファイルを形成することもできる。実施の形態において、そのガラス組成物は、一般に、４．０モル％超から１１．９モル％以下、および上述した値の間の全ての範囲と部分的範囲の量のＬｉ２Ｏを含む。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、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、または１１．５モル％以上など、４．５モル％以上の量でＬｉ２Ｏを含む。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、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、または４．５モル％以下など、１１．５モル％以下の量でＬｉ２Ｏを含む。実施の形態において、そのガラス組成物が、４．５モル％以上から１１．５モル％以下、例えば、５．０モル％以上から１１．０モル％以下、５．５モル％以上から１０．５モル％以下、６．０モル％以上から１０．０モル％以下、６．５モル％以上から９．５モル％以下、７．０モル％以上から９．０モル％以下、７．５モル％以上から８．５モル％以下、および上述した間の全ての範囲と部分的範囲などの量でＬｉ２Ｏを含むように、上述した範囲のいずれも、どの他の範囲と組み合わされてもよいことを理解すべきである。
【0047】
実施の形態によれば、前記ガラス組成物は、Ｎａ２Ｏも含む。Ｎａ２Ｏは、ガラス組成物のイオン交換可能性に役立ち、ガラス組成物の成形性、およびそれによって、製造可能性も改善する。しかしながら、ガラス組成物に加えられるＮａ２Ｏが多すぎると、熱膨張係数（ＣＴＥ）が低くなり過ぎることがあり、融点が高くなり過ぎることがある。ガラス組成物にＮａ２Ｏを含ませると、イオン交換強化によって、高い圧縮応力値を達成することもできる。実施の形態において、そのガラス組成物は、一般に、２．０モル％以上から９．０モル％以下、および上述した値の間の全ての範囲と部分的範囲の量のＮａ２Ｏを含む。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、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、または８．５モル％以上など、２．５モル％以上の量でＮａ２Ｏを含む。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、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、または２．５モル％以下など、８．５モル％以下の量でＮａ２Ｏを含む。実施の形態において、そのガラス組成物が、２．５モル％以上から８．５モル％以下、例えば、３．０モル％以上から８．０モル％以下、３．５モル％以上から７．５モル％以下、４．０モル％以上から７．０モル％以下、４．５モル％以上から６．５モル％以下、５．０モル％以上から６．０モル％以下、および上述した間の全ての範囲と部分的範囲などの量でＮａ２Ｏを含むように、上述した範囲のいずれも、どの他の範囲と組み合わされてもよいことを理解すべきである。
【0048】
Ｋ２Ｏも、Ｎａ２Ｏのように、イオン交換を促進させ、結果として形成された圧縮応力層の圧縮深さ（ＤＯＣ）を増加させる。しかしながら、Ｋ２Ｏを加えると、ＣＴＥが低くなりすぎることがあり、融点が高くなりすぎることがある。前記ガラス組成物は、Ｋ２Ｏを含む。ガラス組成物にＫ２Ｏを含ませると、イオン交換により生じたガラス物品中の高い圧縮応力スパイクの深さを深くすることができる。実施の形態において、Ｋ２Ｏは、０．３５モル％以上から０．５モル％以下、例えば、０．４モル％以上から０．４５モル％以下、０．４０モル％以上から０．５０モル％以下、および上述した値の間の全ての範囲と部分的範囲などの量でガラス組成物中に存在することがある。実施の形態において、そのガラス組成物は、１．９モル％以下、１．８モル％以下、１．７モル％以下、１．６モル％以下、１．５モル％以下、１．４モル％以下、１．３モル％以下、１．２モル％以下、１．１モル％以下、１．０モル％以下、０．９モル％以下、０．８モル％以下、０．７モル％以下、０．６モル％以下、０．５モル％以下、または０．４モル％以下など、２．０モル％以下の量でＫ２Ｏを含有することがある。実施の形態において、そのガラス組成物は、０．１モル％以上、０．２モル％以上、０．３モル％以上、または０．４モル％以上など、０モル％超の量でＫ２Ｏを含有することがある。
【0049】
前記ガラスはマグネシウムを含む。ＭｇＯを含ませると、ガラスの粘度が低下し、これにより、ガラスの成形性および製造可能性が高まることがある。前記ガラス組成物中にＭｇＯを含ませると、ガラス組成物の歪み点およびヤング率も改善され、ガラスのイオン交換可能性も改善されることがある。しかしながら、ガラス組成物に加えられるＭｇＯが多すぎると、ガラス組成物の密度およびＣＴＥが望ましくないほど増加してしまう。そのガラス組成物に含まれるＭｇＯにより、少なくとも一部には、ここに記載された高い破壊靱性値が可能になる。実施の形態において、そのガラス組成物は、１．７モル％以上から２１．０モル％以下、および上述した値の間の全ての範囲と部分的範囲の濃度のＭｇＯを含む。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、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、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、または２０．５モル％以上など、２．０モル％以上の量でＭｇＯを含む。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、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、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、または２．０モル％以下など、２１モル％以下の量でＭｇＯを含む。実施の形態において、そのガラス組成物が、２．０モル％以上から２０．５モル％以下、例えば、２．５モル％以上から２０．０モル％以下、３．０モル％以上から１９．５モル％以下、３．５モル％以上から１９．０モル％以下、４．０モル％以上から１８．５モル％以下、４．５モル％以上から１８．０モル％以下、５．０モル％以上から１７．５モル％以下、５．５モル％以上から１７．０モル％以下、６．０モル％以上から１６．５モル％以下、６．５モル％以上から１６．０モル％以下、７．０モル％以上から１５．５モル％以下、７．５モル％以上から１５．０モル％以下、８．０モル％以上から１５．５モル％以下、８．５モル％以上から１５．０モル％以下、９．０モル％以上から１４．５モル％以下、９．５モル％以上から１４．０モル％以下、１０．０モル％以上から１３．５モル％以下、１０．５モル％以上から１３．０モル％以下、１１．０モル％以上から１２．５モル％以下、１１．５モル％以上から１２．０モル％以下、および上述した間の全ての範囲と部分的範囲などの量でＭｇＯを含むように、上述した範囲のいずれも、どの他の範囲と組み合わされてもよいことを理解すべきである。
【0050】
前記ガラス組成物は、ＣａＯを含むことがある。ＣａＯを含ませると、ガラスの粘度が低下し、これにより、成形性、歪み点およびヤング率が向上し、またイオン交換可能性が改善されることがある。しかしながら、ガラス組成物に加えられるＣａＯが多すぎると、ガラス組成物の密度およびＣＴＥが増加してしまう。実施の形態において、そのガラス組成物は、一般に、０モル％以上から１５．８０モル％以下、および上述した値の間の全ての範囲と部分的範囲の濃度でＣａＯを含む。実施の形態において、そのガラス組成物は、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、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、または１５．５モル％以上など、０．１モル％以上の量でＣａＯを含む。実施の形態において、そのガラス組成物は、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、または０．５モル％以下など、１５．５モル％以下の量でＣａＯを含む。実施の形態において、そのガラス組成物が、０．１モル％以上から１５．５モル％以下、例えば、０．５モル％以上から１５．０モル％以下、１．０モル％以上から１４．５モル％以下、１．５モル％以上から１４．０モル％以下、２．０モル％以上から１３．５モル％以下、２．５モル％以上から１３．０モル％以下、３．０モル％以上から１２．５モル％以下、３．５モル％以上から１２．０モル％以下、４．０モル％以上から１１．５モル％以下、４．５モル％以上から１１．０モル％以下、５．０モル％以上から１０．５モル％以下、５．５モル％以上から１０．０モル％以下、６．０モル％以上から９．５モル％以下、６．５モル％以上から９．０モル％以下、７．０モル％以上から８．５モル％以下、７．５モル％以上から８．０モル％以下、および上述した間の全ての範囲と部分的範囲などの量でＣａＯを含むように、上述した範囲のいずれも、どの他の範囲と組み合わされてもよいことを理解すべきである。実施の形態において、そのガラス組成物は、ＣａＯを実質的に含まない、または含まないことがある。
【0051】
実施の形態において、前記ガラス組成物は、ＴｉＯ２を実質的に含まない、または含まないことがある。ここに用いられているように、「実質的に含まない」という用語は、その成分が、０．０１モル％未満など、汚染物質として非常に少量で最終ガラス中に存在するかもしれない場合でさえ、その成分がバッチ材料の成分として添加されていないことを意味する。ガラス組成物中にＴｉＯ２を含ませると、ガラスが、失透しやすくなる、および／または望ましくない着色を示すことがある。
【0052】
実施の形態において、前記ガラス組成物は、ＺｒＯ２を実質的に含まない、または含まないことがある。ガラス組成物中にＺｒＯ２を含ませると、少なくとも一部には、ガラス中のＺｒＯ２の溶解度が低いために、ガラス中に望ましくないジルコニアが形成されることがある。
【0053】
実施の形態において、前記ガラス組成物は、Ｐ２Ｏ５を実質的に含まない、または含まないことがある。ガラス組成物中にＰ２Ｏ５を含ませると、ガラス組成物の溶けやすさおよび成形性が望ましくなく低下することがあり、それによって、ガラス組成物の製造可能性が損なわれることがある。所望のイオン交換性能を達成するために、ここに記載されたガラス組成物にＰ２Ｏ５を含ませる必要はない。この理由のために、所望のイオン交換性能を維持しながら、ガラス組成物の製造可能性に悪影響を及ぼさないために、ガラス組成物からＰ２Ｏ５が排除されることがある。
【0054】
実施の形態において、前記ガラス組成物は、１種類以上の清澄剤を必要に応じて含むことがある。いくつかの実施の形態において、その清澄剤の例としては、ＳｎＯ２が挙げられるであろう。そのような実施の形態において、ＳｎＯ２は、０．２モル％以下、例えば、０モル％以上から０．２モル％以下、０モル％以上から０．１モル％以下、０モル％以上から０．０５モル％以下、０．１モル％以上から０．２モル％以下、および上述した値の間の全ての範囲と部分的範囲などの量でガラス組成物中に存在することがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、ＳｎＯ２を実質的に含まない、または含まないことがある。
【0055】
実施の形態において、前記ガラス組成物は、ヒ素およびアンチモンの一方または両方を実質的に含まないことがある。他の実施の形態において、そのガラス組成物は、ヒ素およびアンチモンの一方または両方を含まないことがある。
【0056】
実施の形態において、前記ガラス組成物は、Ｆｅ２Ｏ３を実質的に含まない、または含まないことがある。鉄は、ガラス組成物を形成するために利用される原材料中に多くの場合存在し、その結果、ガラスバッチに能動的に添加していない場合でさえ、ここに記載されたガラス組成物中に検出可能であることがある。
【0057】
ここに開示された実施の形態によるガラス組成物は、上述した個々の成分に加え、ここに含まれる高磁場強度成分の濃度により特徴付けられることがある。これらの高磁場強度成分は、ガラスの靱性に寄与し、ガラスの硬度も増加させる。ここに用いられるように、「高磁場強度成分」という用語は、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ｌｉ２Ｏ、ＺｒＯ２、Ｌａ２Ｏ３、およびＹ２Ｏ３を含む群を称する。ガラス中の高磁場強度成分の濃度が低すぎると、ガラスの靱性は、望ましくなく低下し、所望の破壊靱性が達成されないことがある。それに加え、ガラス中の高磁場強度成分の濃度が高すぎると、ガラスの製造可能性が望ましくなく低下することがある。実施の形態において、そのガラス組成物は、２２．０モル％超から４５．０モル％未満、および上述した値の間の全ての範囲と部分的範囲の濃度でＡｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋ＺｒＯ２＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３を含むことがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、２３．０モル％以上、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、または４４．０モル％以上など、２２．５モル％以上の濃度でＡｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋ＺｒＯ２＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３を含むことがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス組成物は、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、２４．０モル％以下、２３．０モル％以下、または２２．５モル％以下など、４５．０モル％以下の濃度でＡｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋ＺｒＯ２＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３を含むことがある。実施の形態において、そのガラス組成物が、２２．５モル％以上から４４．５モル％以下、例えば、２３．０モル％以上から４４．０モル％以下、２４．０モル％以上から４３．０モル％以下、２５．０モル％以上から４２．０モル％以下、２６．０モル％以上から４１．０モル％以下、２７．０モル％以上から４０．０モル％以下、２８．０モル％以上から３９．０モル％以下、２９．０モル％以上から３８．０モル％以下、３０．０モル％以上から３７．０モル％以下、３１．０モル％以上から３６．０モル％以下、３２．０モル％以上から３５．０モル％以下、３３．０モル％以上から３４．０モル％以下、および上述した間の全ての範囲と部分的範囲などの濃度でＡｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋Ｌｉ２Ｏ＋ＺｒＯ２＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３を含むように、上述した範囲のいずれも、どの他の範囲と組み合わされてもよいことを理解すべきである。
【0058】
先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性質をここに記載する。これらの物理的性質は、実例を参照して詳しく記載されたように、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス組成物の成分量を調整することによって、達成することができる。
【0059】
実施の形態によるガラス組成物は、高い破壊靱性を有する。どの特定の理論にも束縛される意図はないが、高い破壊靭性により、ガラス組成物に改善された落下性能が与えられることがある。ここに利用されるように、破壊靭性は、ＫＩＣ値を称し、シェブロンノッチ付き小形角棒法によって測定される。ＫＩＣ値の測定に利用されるシェブロンノッチ付き小形角棒（ＣＮＳＢ）法は、Ｙ＊
ｍが、Ｂｕｂｓｅｙ，Ｒ．Ｔ．等の「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、１～３０頁（１９９２年１０月） の式５を用いて計算されることを除いて、Ｒｅｄｄｙ，Ｋ．Ｐ．Ｒ．等の「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。それに加え、ＫＩＣ値は、ガラス物品をイオン交換する前にＫＩＣ値を測定する場合など、非強化ガラス試料について測定される。ここに述べられたＫＩＣ値は、特に明記のない限り、ＭＰａ√ｍで報告されている。
【0060】
実施の形態において、前記ガラス組成物は、０．７５５ＭＰａ√ｍ以上、０．７６０ＭＰａ√ｍ以上、０．７６５ＭＰａ√ｍ以上、０．７７０ＭＰａ√ｍ以上、０．７７５ＭＰａ√ｍ以上、０．７８０ＭＰａ√ｍ以上、０．７８５ＭＰａ√ｍ以上、０．７９０ＭＰａ√ｍ以上、０．７９５ＭＰａ√ｍ以上、０．８００ＭＰａ√ｍ以上、０．８０５ＭＰａ√ｍ以上、０．８１０ＭＰａ√ｍ以上、０．８１５ＭＰａ√ｍ以上、０．８２０ＭＰａ√ｍ以上、０．８２５ＭＰａ√ｍ以上、０．８３５ＭＰａ√ｍ以上、０．８４５ＭＰａ√ｍ以上、０．８５５ＭＰａ√ｍ以上、０．８６０ＭＰａ√ｍ以上、０．８６５ＭＰａ√ｍ以上、０．８７０ＭＰａ√ｍ以上、０．８７５ＭＰａ√ｍ以上、０．８８０ＭＰａ√ｍ以上、０．８８５ＭＰａ√ｍ以上、０．８９０ＭＰａ√ｍ以上、または０．８９５ＭＰａ√ｍ以上など、０．７５０ＭＰａ√ｍ以上のＫＩＣ値を示す。実施の形態において、そのガラス組成物は、０．７５０ＭＰａ√ｍ以上から１．００ＭＰａ√ｍ以下、例えば、０．７６ＭＰａ√ｍ以上から０．９９ＭＰａ√ｍ以下、０．７７ＭＰａ√ｍ以上から０．９８ＭＰａ√ｍ以下、０．７８ＭＰａ√ｍ以上から０．９７ＭＰａ√ｍ以下、０．７９ＭＰａ√ｍ以上から０．９６ＭＰａ√ｍ以下、０．８０ＭＰａ√ｍ以上から０．９５ＭＰａ√ｍ以下、０．８１ＭＰａ√ｍ以上から０．９４ＭＰａ√ｍ以下、０．８２ＭＰａ√ｍ以上から０．９３ＭＰａ√ｍ以下、０．８３ＭＰａ√ｍ以上から０．９２ＭＰａ√ｍ以下、０．８４ＭＰａ√ｍ以上から０．９１ＭＰａ√ｍ以下、０．８５ＭＰａ√ｍ以上から０．９０ＭＰａ√ｍ以下、０．８６ＭＰａ√ｍ以上から０．８９ＭＰａ√ｍ以下、０．８７ＭＰａ√ｍ以上から０．８８ＭＰａ√ｍ以下、および上述した値の間の全ての範囲と部分的範囲のＫＩＣ値を示す。ここに記載されたガラス組成物の高い破壊靱性により、損傷に対するガラスの耐性が増す。
【0061】
実施の形態において、前記ガラス組成物の液相粘度は、９５０Ｐ以下、９００Ｐ以下、８５０Ｐ以下、８００Ｐ以下、７５０Ｐ以下、７００Ｐ以下、６５０Ｐ以下、６００Ｐ以下、５５０Ｐ以下、または５００Ｐ以下など、１０００Ｐ以下である。他の実施の形態において、その液相粘度は、５５０Ｐ以上、６００Ｐ以上、６５０Ｐ以上、７００Ｐ以上、７５０Ｐ以上、８００Ｐ以上、８５０Ｐ以上、９００Ｐ以上、または９５０Ｐ以上など、５００Ｐ以上である。実施の形態において、そのガラス組成物が、５００Ｐ以上から１０００Ｐ以下、例えば、５５０Ｐ以上から９５０Ｐ以下、６００Ｐ以上から９００Ｐ以下、６５０Ｐ以上から８５０Ｐ以下、７００Ｐ以上から８００Ｐ以下、および上述した値の間の全ての範囲と部分的範囲であるように、上述した範囲のいずれも、どの他の範囲と組み合わされてもよいことを理解すべきである。液相粘度は、以下の方法によって決定される。最初に、ガラスの液相温度を、「Standard Practice for Measurement of Liquidus Temperature of Glass by the Gradient Furnace Method」と題する、ＡＳＴＭ Ｃ８２９－８１（２０１５）にしたがって測定する。次に、その液相温度でのガラスの粘度を、「Standard Practice for Measuring Viscosity of Glass Above the Softening Point」と題する、ＡＳＴＭ Ｃ９６５－９６（２０１２）にしたがって測定する。
【0062】
実施の形態において、前記ガラス組成物のヤング率（Ｅ）は、７５ＧＰａ以上から１２５ＧＰａ以下、例えば、８０ＧＰａ以上から１２０ＧＰａ以下、８１ＧＰａ以上から１１８ＧＰａ以下、８２ＧＰａ以上から１１７ＧＰａ以下、８３ＧＰａ以上から１１６ＧＰａ以下、８４ＧＰａ以上から１１５ＧＰａ以下、８５ＧＰａ以上から１１４ＧＰａ以下、８６ＧＰａ以上から１１３ＧＰａ以下、８７ＧＰａ以上から１１２ＧＰａ以下、８８ＧＰａ以上から１１１ＧＰａ以下、８９ＧＰａ以上から１１０ＧＰａ以下、９０ＧＰａ以上から１０９ＧＰａ以下、９１ＧＰａ以上から１０８ＧＰａ以下、９２ＧＰａ以上から１０７ＧＰａ以下、９３ＧＰａ以上から１０６ＧＰａ以下、９４ＧＰａ以上から１０５ＧＰａ以下、９５ＧＰａ以上から１０４ＧＰａ以下、９６ＧＰａ以上から１０３ＧＰａ以下、９７ＧＰａ以上から１０２ＧＰａ以下、９８ＧＰａ以上から１０１ＧＰａ以下、９９ＧＰａ以上から１００ＧＰａ以下、および上述した値の間の全ての範囲と部分的範囲であることがある。本開示に挙げられたヤング率値は、「Standard Guide for Resonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection in Both Metallic and Non-metallic Parts」と題する、ＡＳＴＭ Ｅ２００１－１３に述べられた一般型の共鳴超音波スペクトロスコピー技術によって測定された値を称する。
【0063】
実施の形態において、前記ガラス組成物は、３０ＧＰａ以上から３５ＧＰａ以下、例えば、３１ＧＰａ以上から３４ＧＰａ以下、３２ＧＰａ以上から３３ＧＰａ以下、および上述した値の間の全ての範囲と部分的範囲の剛性率（Ｇ）を有することがある。本開示に挙げられた剛性率値は、「Standard Guide for Resonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection in Both Metallic and Non-metallic Parts」と題する、ＡＳＴＭ Ｅ２００１－１３に述べられた一般型の共鳴超音波スペクトロスコピー技術によって測定された値を称する。
【0064】
実施の形態において、前記ガラス組成物は、０．２以上から０．２６以下、例えば、０．２１以上から０．２５以下、０．２２以上から０．２４以下、０．２３以上、および上述した値の間の全ての範囲と部分的範囲のポアソン比（ν）を有することがある。本開示に挙げられたポアソン比値は、「Standard Guide for Resonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection in Both Metallic and Non-metallic Parts」と題する、ＡＳＴＭ Ｅ２００１－１３に述べられた一般型の共鳴超音波スペクトロスコピー技術によって測定された値を称する。
【0065】
実施の形態において、前記ガラス組成物は、６．３ＧＰａ以上、６．４ＧＰａ以上、６．５ＧＰａ以上、６．６ＧＰａ以上、６．７ＧＰａ以上、６．８ＧＰａ以上、６．９ＧＰａ以上、７．０ＧＰａ以上、７．１ＧＰａ以上、７．２ＧＰａ以上、７．３ＧＰａ以上、７．４ＧＰａ以上、７．５ＧＰａ以上、または７．６ＧＰａ以上など、６．２ＧＰａ以上の硬度を有することがある。実施の形態において、そのガラス組成物は、６．２ＧＰａ以上から７．７ＧＰａ以下、例えば、６．３ＧＰａ以上から７．６ＧＰａ以下、６．４ＧＰａ以上から７．５ＧＰａ以下、６．５ＧＰａ以上から７．４ＧＰａ以下、６．６ＧＰａ以上から７．３ＧＰａ以下、６．７ＧＰａ以上から７．２ＧＰａ以下、６．８ＧＰａ以上から７．１ＧＰａ以下、６．９ＧＰａ以上から７．０ＧＰａ以下、および上述した値の間の全ての範囲と部分的範囲の硬度を有する。硬度は、バーコビッチ圧子によるナノインデンテーションによって測定した。
【0066】
実施の形態によるガラス物品は、上記組成物から、どの適切な方法によって形成してもよい。実施の形態において、そのガラス組成物は、圧延過程によって成形されることがある。
【0067】
前記ガラス組成物およびそれから製造される物品は、その物品が形成される様式によって特徴付けられることがある。例えば、そのガラス組成物は、フロート成形可能（すなわち、フロート法で成形される）または圧延成形可能（すなわち、圧延過程で成形される）と特徴付けられることがある。
【0068】
１つ以上の実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、非晶質微細構造を示し、結晶または晶子を実質的に含まないことがあるガラス物品を形成することがある。言い換えると、ここに記載されたガラス組成物から形成されたガラス物品では、ガラスセラミック材料が除かれることがある。
【0069】
上述したように、実施の形態において、ここに記載されたガラス組成物は、イオン交換などによって強化して、以下に限られないが、ディスプレイ用カバーなどの用途にとって損傷抵抗であるガラス物品を製造することができる。図１を参照すると、ガラス物品の表面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延在する圧縮応力下にある第１の領域（例えば、図１の第１と第２の圧縮応力層１２０、１２２）およびＤＯＣからガラス物品の中央または内部領域に延在する引張応力または中央張力（ＣＴ）下にある第２の領域（例えば、図１の中央領域１３０）を有するガラス物品が示されている。ここに用いられているように、ＤＯＣは、ガラス物品内の応力が圧縮から引張に変化する深さを称する。ＤＯＣでは、応力は、正の（圧縮）応力から負の（引張）応力に交差し、それゆえ、ゼロの応力値を示す。
【0070】
当該技術分野において通常用いられる慣例によれば、圧縮または圧縮応力は負の（＜０）応力として表され、張力または引張応力は正の（＞０）応力として表される。しかしながら、本明細書を通じて、ＣＳは、正の値または絶対値として表される。すなわち、ここに挙げられるように、ＣＳ＝｜ＣＳ｜。圧縮応力（ＣＳ）は、ガラス物品の表面で、またはその近くで最大値を有し、ＣＳは、関数にしたがって、表面からの距離ｄにより変動する。再び図１を参照すると、第１の区画１２０は第１の表面１１０から深さｄ１まで延在し、第２の区画１２２は第２の表面１１２から深さｄ２まで延在する。これらの区画は、共に、ガラス物品１００の圧縮またはＣＳを規定する。圧縮応力（表面ＣＳを含む）は、有限会社折原製作所（日本国）により製造されているＦＳＭ－６０００などの市販の機器を使用する表面応力計（ＦＳＭ）により測定される。表面応力測定は、ガラスの複屈折に関係する応力光学係数（ＳＯＣ）の精密測定に依存する。ＳＯＣは、次に、その内容がここに全て引用される、「Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient」と題する、ＡＳＴＭ標準Ｃ７７０－１６に記載された手順Ｃ（ガラスディスク法）にしたがって測定される。
【0071】
実施の形態において、前記ガラス物品のＣＳは、４００ＭＰａ以上から１２００ＭＰａ以下、例えば、４２５ＭＰａ以上から１１５０ＭＰａ以下、４５０ＭＰａ以上から１１００ＭＰａ以下、４７５ＭＰａ以上から１０５０ＭＰａ以下、５００ＭＰａ以上から１０００ＭＰａ以下、５２５ＭＰａ以上から９７５ＭＰａ以下、５５０ＭＰａ以上から９５０ＭＰａ以下、５７５ＭＰａ以上から９２５ＭＰａ以下、６００ＭＰａ以上から９００ＭＰａ以下、６２５ＭＰａ以上から８７５ＭＰａ以下、６５０ＭＰａ以上から８５０ＭＰａ以下、６７５ＭＰａ以上から８２５ＭＰａ以下、７００ＭＰａ以上から８００ＭＰａ以下、７２５ＭＰａ以上から７７５ＭＰａ以下、７５０ＭＰａ以上、および上述した値の間の全ての範囲と部分的範囲である。
【0072】
１つ以上の実施の形態において、Ｎａ＋およびＫ＋イオンがガラス物品中に交換され、Ｎａ＋イオンは、Ｋ＋イオンより深い深さまでガラス物品中に拡散する。Ｋ＋イオンの侵入深さ（「カリウムＤＯＬ」）は、イオン交換過程の結果としてのカリウム侵入深さを表すので、ＤＯＣとは区別される。カリウムＤＯＬは、典型的に、ここに記載されたガラス物品について、ＤＯＣよりも小さい。カリウムＤＯＬは、有限会社折原製作所（日本国）により製造されている市販のＦＳＭ－６０００表面応力計などの表面応力計を使用して測定される。この表面応力計は、ＣＳ測定に関して先に記載されたように、応力光学係数（ＳＯＣ）の精密測定に依存する。カリウムＤＯＬは、圧縮応力スパイクの深さ（ＤＯＬＳＰ）を規定することがあり、ここで、応力プロファイルは、急峻なスパイク領域からそれほど急峻ではない深い領域に移行する。この深い領域は、スパイク領域の底部から圧縮深さまで延在する。このガラス物品のＤＯＬＳＰは、５μｍ以上から３０μｍ以下、例えば、６μｍ以上から２５μｍ以下、７μｍ以上から２０μｍ以下、８μｍ以上から１５μｍ以下、または９μｍ以上から１１μｍ以下、１０μｍ以上、および上述した値の間の全ての範囲と部分的範囲であることがある。
【0073】
両方の主面（図１における１１０、１１２）の圧縮応力は、ガラス物品の中央領域（１３０）における貯蔵張力により釣り合わされる。最大中央張力（ＣＴ）およびＤＯＣは、当該技術分野で公知の散乱光偏光器（ＳＣＡＬＰ）を使用して測定されることがある。ガラス物品の応力プロファイルを決定するために、屈折近視野（ＲＮＦ）法またはＳＣＡＬＰが使用されることがある。応力プロファイルを測定するためにＲＮＦ法が使用される場合、ＳＣＡＬＰにより与えられる最大ＣＴ値がＲＮＦ法に使用される。詳しくは、ＲＮＦにより決定された応力プロファイルは、ＳＣＡＬＰ測定により与えられる最大ＣＴ値に対して力平衡され、較正される。このＲＮＦ法は、ここに全てが引用される、「Systems and methods for measuring a profile characteristic of a glass sample」と題する米国特許第８８５４６２３号明細書に記載されている。詳しくは、このＲＮＦ法は、基準ブロックに隣接してガラス物品を配置する工程、１Ｈｚと５０Ｈｚの間の速度で直交偏光の間で切り換えられる偏光切替光線を生成する工程、その偏光切替光線の出力量を測定する工程、および偏光切替基準信号を生成する工程を含み、直交偏光の各々の出力の測定量は互いの５０％以内にある。この方法は、偏光切替光線を、ガラス試料中の異なる深さについて、ガラス試料および基準ブロックに透過させ、次いで、リレー光学系を使用して、透過した偏光切替光線を信号光検出器に中継する工程をさらに含み、その信号光検出器は偏光切替検出器信号を生成する。この方法は、検出器信号を基準信号で割って、正規化検出器信号を形成する工程、およびその正規化検出器信号からガラス試料の特徴を示すプロファイルを決定する工程も含む。
【0074】
実施の形態において、前記ガラス物品は、２０ＭＰａ以上、例えば、２５ＭＰａ以上、３０ＭＰａ以上、３５ＭＰａ以上、４０ＭＰａ以上、４５ＭＰａ以上、５０ＭＰａ以上、５５ＭＰａ以上、６０ＭＰａ以上、６５ＭＰａ以上、７０ＭＰａ以上、７５ＭＰａ以上、８０ＭＰａ以上、８５ＭＰａ以上、９０ＭＰａ以上、９５ＭＰａ以上、１００ＭＰａ以上、または１０５ＭＰａ以上、および上述した値の間の全ての範囲と部分的範囲の最大ＣＴを有することがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス物品は、１１０ＭＰａ以下、例えば、１０５ＭＰａ以下、１００ＭＰａ以下、９５ＭＰａ以下、９０ＭＰａ以下、８５ＭＰａ以下、８０ＭＰａ以下、７５ＭＰａ以下、７０ＭＰａ以下、６５ＭＰａ以下、６０ＭＰａ以下、５５ＭＰａ以下、５０ＭＰａ以下、４５ＭＰａ以下、４０ＭＰａ以下、３５ＭＰａ以下、３０ＭＰａ以下、または２５ＭＰａ以下、および上述した値の間の全ての範囲と部分的範囲の最大ＣＴを有することがある。実施の形態において、そのガラス物品が、２０ＭＰａ以上から１１０ＭＰａ以下、例えば、２５ＭＰａ以上から１０５ＭＰａ以下、３０ＭＰａ以上から１００ＭＰａ以下、３５ＭＰａ以上から９５ＭＰａ以下、４０ＭＰａ以上から９０ＭＰａ以下、４５ＭＰａ以上から８５ＭＰａ以下、５０ＭＰａ以上から８０ＭＰａ以下、５５ＭＰａ以上から７５ＭＰａ以下、６０ＭＰａ以上から７０ＭＰａ以下、および上述した間の全ての範囲と部分的範囲の最大ＣＴを有することがあるように、上述した範囲のいずれも、どの他の範囲と組み合わされてもよいことを理解すべきである。
【0075】
ここに記載されたガラス組成物の高い破壊靭性値は、性能の改善を可能にすることもある。ここに記載されたガラス組成物を利用して製造されるガラス物品の脆性限界は、少なくとも一部には破壊靱性に依存する。この理由のために、ここに記載されたガラス組成物の高い破壊靭性により、それから形成されるガラス物品に、脆性にならずに、大量の貯蔵歪みエネルギーを与えることができる。その後、ガラス物品に含まれることのある貯蔵歪みエネルギーの量の増加により、ガラス物品は増加した破壊抵抗を示すことができ、これは、ガラス物品の落下性能を通じて観察されるであろう。脆性限界と破壊靱性との間の関係は、その全てがここに引用される、２０１９年９月１０日に出願された「Glass-based Articles with Improved Fracture Resistance」と題する米国特許出願第１６／５６５８９９号明細書に記載されている。破壊靭性と落下性能との間の関係は、その全てがここに引用される、２０１９年５月２９日に出願された「Glass with Improved Drop Performance」と題する米国特許出願第１６／４２５２１７号明細書に記載されている。
【0076】
上述したように、ＤＯＣは、当該技術分野で公知の散乱光偏光器（ＳＣＡＬＰ）を使用して測定される。このＤＯＣは、いくつかの実施の形態において、ガラス物品の厚さ（ｔ）の一部としてここに与えられる。実施の形態において、そのガラス物品は、０．１５ｔ以上から０．２５ｔ以下、例えば、０．１８ｔ以上から０．２２ｔ以下、または０．１９ｔ以上から０．２１ｔ以下、および上述した値の間の全ての範囲と部分的範囲の圧縮深さ（ＤＯＣ）を有することがある。
【0077】
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、ガラス中に形成されることがある。実施の形態において、そのイオン交換溶液は、溶融した硝酸塩であることがある。いくつかの実施の形態において、そのイオン交換溶液は、溶融ＫＮＯ３、溶融ＮａＮＯ３、またはその組合せであることがある。特定の実施の形態において、そのイオン交換溶液は、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、または約５０％未満の溶融ＫＮＯ３など、約９５％未満ＫＮＯ３を含むことがある。特定の実施の形態において、そのイオン交換溶液は、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、または少なくとも約４０％の溶融ＮａＮＯ３など、少なくとも約５％の溶融ＮａＮＯ３を含むことがある。他の実施の形態において、そのイオン交換溶液は、約９５％の溶融ＫＮＯ３と約５％の溶融ＮａＮＯ３、約９４％の溶融ＫＮＯ３と約％６の溶融ＮａＮＯ３、約９３％の溶融ＫＮＯ３と約７％の溶融ＮａＮＯ３、約９０％の溶融ＫＮＯ３と約１０％の溶融ＮａＮＯ３、約８０％の溶融ＫＮＯ３と約２０％の溶融ＮａＮＯ３、約７５％の溶融ＫＮＯ３と約２５％の溶融ＮａＮＯ３、約７０％の溶融ＫＮＯ３と約３０％の溶融ＮａＮＯ３、約６５％の溶融ＫＮＯ３と約３５％の溶融ＮａＮＯ３、または約６０％の溶融ＫＮＯ３と約４０％の溶融ＮａＮＯ３、および上述した値の間の全ての範囲と部分的範囲の溶融塩を含むことがある。実施の形態において、そのイオン交換溶液中に、例えば、ナトリウムまたはカリウムの硝酸塩、リン酸塩、または硫酸塩などの他のナトリウム塩とカリウム塩が使用されることがある。実施の形態において、そのイオン交換溶液は、ＬｉＮＯ３などのリチウム塩を含むことがある。
【0078】
前記ガラス組成物は、そのガラス組成物から製造されたガラス基板を前記イオン交換溶液の浴中に浸漬すること、そのガラス組成物から製造されたガラス基板上に前記イオン交換溶液を吹き付けること、またはそのガラス組成物から製造されたガラス基板に前記イオン交換溶液を他のやり方で物理的に施すことによって、イオン交換溶液に曝露して、イオン交換されたガラス物品を形成することがある。そのイオン交換溶液は、そのガラス組成物への曝露の際に、実施の形態によれば、３６０℃以上から５００℃以下、例えば、３７０℃以上から４９０℃以下、３８０℃以上から４８０℃以下、３９０℃以上から４７０℃以下、４００℃以上から４６０℃以下、４１０℃以上から４５０℃以下、４２０℃以上から４４０℃以下、４３０℃以上、および上述した値の間の全ての範囲と部分的範囲の温度であることがある。実施の形態において、そのガラス組成物は、４時間以上から４８時間以下、例えば、８時間以上から４４時間以下、１２時間以上から４０時間以下、１６時間以上から３６時間以下、２０時間以上から３２時間以下、または２４時間以上から２８時間以下、および上述した値の間の全ての範囲と部分的範囲の期間に亘りそのイオン交換溶液に曝露されることがある。
【0079】
前記イオン交換過程は、例えば、ここに全て引用される、米国特許出願公開第２０１６／０１０２０１１号明細書に開示されたような、改善された圧縮応力プロファイルを提供する処理条件下でイオン交換溶液内で行われることがある。いくつかの実施の形態において、そのイオン交換過程は、ここに全て引用される、米国特許出願公開第２０１６／０１０２０１４号明細書に記載された応力プロファイルなどの放物線応力プロファイルをガラス物品に形成するように選択されることがある。
【0080】
イオン交換過程が行われた後、イオン交換されたガラス物品の表面での組成が、成形されたままのガラス基板（すなわち、イオン交換過程が行われる前のガラス基板）の組成と異なることを理解すべきである。これは、例えば、それぞれ、Ｎａ＋またはＫ＋などのより大きいアルカリ金属イオンにより交換された、例えば、Ｌｉ＋またはＮａ＋などの、形成されたままのガラス基板中のアルカリ金属イオンの一種から生じる。しかしながら、ガラス物品の深さの中心またはその近くでのガラス組成物は、実施の形態において、それでも、そのガラス物品を形成するために利用される成形されたままのイオン交換されていないガラス基板の組成を有するであろう。
【0081】
ここに開示されたガラス物品は、ディスプレイを備えた物品（またはディスプレイ物品）（例えば、携帯電話、タブレット、コンピュータ、ナビゲーションシステムなどを含む家庭用電子機器）、建築物品、輸送物品（例えば、自動車、列車、航空機、船舶など）、電化製品、またはある程度の透明性、耐引掻性、耐磨耗性またはその組合せを必要とする任意の物品などの別の物品に組み込まれることがある。ここに開示されたガラス物品のいずれかを組み込んだ例示の物品が、図２Ａおよび２Ｂに示されている。詳しくは、図２Ａおよび２Ｂは、前面２０４、背面２０６、および側面２０８を有する筐体２０２；その筐体の少なくとも部分的に内側にまたは完全に中にあり、少なくとも制御装置、メモリ、およびその筐体の前面にまたはそれに隣接したディスプレイ２１０を含む電気部品（図示せず）；およびそのディスプレイを覆うように筐体の前面にまたはその上にあるカバー２１２を備えた家庭用電子機器２００を示している。実施の形態において、カバー２１２および筐体２０２の少なくとも一方の少なくとも一部は、ここに記載されたガラス物品のいずれかを含むことがある。
【実施例】
【0082】
実施の形態が、以下の実施例によりさらに明白になるであろう。これらの実施例は、先に記載された実施の形態を限定するものではないことが理解されよう。
【0083】
ガラス組成物を調製し、分析した。分析したガラス組成物は、下記の表Ｉに列挙された成分を有し、従来のガラス形成法によって調製した。表Ｉにおいて、全ての成分はモル％で表され、ガラス組成物のＫＩＣ破壊靱性、ポアソン比（ν）、ヤング率（Ｅ）、剛性率（Ｇ）、および液相粘度は、本明細書に開示された方法にしたがって測定した。
【0084】
【表1-1】
【0085】
【表1-2】
【0086】
【表1-3】
【0087】
【表1-4】
【0088】
下記の表ＩＩに列挙された量の成分を含む、追加のガラス組成物を調製した。追加のガラス組成物は、従来のガラス形成法によって調製した。表ＩＩにおいて、全ての成分はモル％で表され、ガラス組成物のヤング率（Ｅ）および硬度は、本明細書に開示された方法にしたがって測定した。
【0089】
【表2-1】
【0090】
【表2-2】
【0091】
【表2-3】
【0092】
【表2-4】
【0093】
【表2-5】
【0094】
【表2-6】
【0095】
【表2-7】
【0096】
【表2-8】
【0097】
【表2-9】
【0098】
【表2-10】
【0099】
【表2-11】
【0100】
【表2-12】
【0101】
【表2-13】
【0102】
【表2-14】
【0103】
表Ｉの組成物から基板を形成し、その後、イオン交換して、実施例の物品を形成した。基板の厚さは０．８ｍｍであった。このイオン交換では、基板を、下記の表ＩＩＩに報告された時間に亘り溶融塩浴中に浸漬する工程が行われた。この塩浴は、９０質量％のＫＮＯ３および１０質量％のＮａＮＯ３を含み、４６０℃の温度であった。最大圧縮応力（ＣＳ）、スパイクの層の深さ（ＤＯＬＳＰ）、および最大中央張力（ＣＴ）は、ここに記載された方法にしたがって測定し、表ＩＩＩに報告されている。
【0104】
【表3-1】
【0105】
【表3-2】
【0106】
【表3-3】
【0107】
【表3-4】
【0108】
本明細書に記載された全ての組成の成分、関係、および比は、特に明記のない限り、モル％で与えられている。本明細書に開示された全ての範囲は、範囲が開示された前または後に明白に述べられていようとなかろうと、広く開示された範囲により包含される任意と全ての範囲および部分的範囲を含む。
【0109】
請求項の主題の精神および範囲から逸脱せずに、ここに開示された実施の形態に様々な改変および変更を行えることが、当業者に明白であろう。それゆえ、本明細書は、ここに記載された様々な実施の形態の改変および変更を、そのような改変および変更が、付随の特許請求の範囲およびその等価物の範囲内に入るという前提で、包含することが意図されている。
【0110】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【0111】
実施形態１
３７．０モル％以上から５７．５モル％以下のＳｉＯ２、
１５．０モル％以上から３１．２モル％以下のＡｌ２Ｏ３、
１．３モル％以上から２５．９モル％以下のＢ２Ｏ３、
０モル％以上から７．７モル％以下のＣａＯ、
０．３５モル％以上から０．５モル％以下のＫ２Ｏ、
１．７モル％以上から２１．０モル％以下のＭｇＯ、
２．０モル％以上から９．０モル％以下のＮａ２Ｏ、および
４．０モル％以上から１１．９モル％以下のＬｉ２Ｏ、
を含む組成物。
３７．０モル％以上から５７．５モル％以下のＳｉＯ２、
１５．０モル％以上から３１．２モル％以下のＡｌ２Ｏ３、
１．３モル％以上から２５．９モル％以下のＢ２Ｏ３、
０モル％以上から７．７モル％以下のＣａＯ、
０．３５モル％以上から０．５モル％以下のＫ２Ｏ、
１．７モル％以上から２１．０モル％以下のＭｇＯ、
２．０モル％以上から９．０モル％以下のＮａ２Ｏ、および
４．０モル％以上から１１．９モル％以下のＬｉ２Ｏ、
を含む組成物。
【0112】
実施形態２
前記組成物が１０００ポアズ未満の液相粘度を有する、実施形態１に記載の組成物。
前記組成物が１０００ポアズ未満の液相粘度を有する、実施形態１に記載の組成物。
【0113】
実施形態３
前記組成物が０．７５ＭＰａ√ｍ以上の破壊靱性を有する、実施形態１または２に記載の組成物。
前記組成物が０．７５ＭＰａ√ｍ以上の破壊靱性を有する、実施形態１または２に記載の組成物。
【0114】
実施形態４
前記組成物が０．７８ＭＰａ√ｍ以上の破壊靱性を有する、実施形態１から３のいずれか１つに記載の組成物。
前記組成物が０．７８ＭＰａ√ｍ以上の破壊靱性を有する、実施形態１から３のいずれか１つに記載の組成物。
【0115】
実施形態５
前記組成物が、８０ＧＰａ以上から１２０ＧＰａ以下のヤング率を有する、実施形態１から４のいずれか１つに記載の組成物。
前記組成物が、８０ＧＰａ以上から１２０ＧＰａ以下のヤング率を有する、実施形態１から４のいずれか１つに記載の組成物。
【0116】
実施形態６
前記組成物が、６．２ＧＰａ以上から７．７ＧＰａ以下の硬度を有する、実施形態１から５のいずれか１つに記載の組成物。
前記組成物が、６．２ＧＰａ以上から７．７ＧＰａ以下の硬度を有する、実施形態１から５のいずれか１つに記載の組成物。
【0117】
実施形態７
ＳｉＯ２、
１５モル％超から３２モル％以下のＡｌ２Ｏ３、
Ｂ２Ｏ３、
Ｋ２Ｏ、
ＭｇＯ、
Ｎａ２Ｏ、および
Ｌｉ２Ｏ、
を含む組成物であって、０．７５ＭＰａ√ｍ以上の破壊靱性および８０ＧＰａ以上から１２０ＧＰａ以下のヤング率を有する組成物。
ＳｉＯ２、
１５モル％超から３２モル％以下のＡｌ２Ｏ３、
Ｂ２Ｏ３、
Ｋ２Ｏ、
ＭｇＯ、
Ｎａ２Ｏ、および
Ｌｉ２Ｏ、
を含む組成物であって、０．７５ＭＰａ√ｍ以上の破壊靱性および８０ＧＰａ以上から１２０ＧＰａ以下のヤング率を有する組成物。
【0118】
実施形態８
ＣａＯをさらに含む、実施形態７に記載の組成物。
ＣａＯをさらに含む、実施形態７に記載の組成物。
【0119】
実施形態９
３７．０モル％以上から５７．５モル％以下のＳｉＯ２を含む、実施形態７または８に記載の組成物。
３７．０モル％以上から５７．５モル％以下のＳｉＯ２を含む、実施形態７または８に記載の組成物。
【0120】
実施形態１０
１５モル％以上から３０モル％以下のＡｌ２Ｏ３を含む、実施形態７から９のいずれか１つに記載の組成物。
１５モル％以上から３０モル％以下のＡｌ２Ｏ３を含む、実施形態７から９のいずれか１つに記載の組成物。
【0121】
実施形態１１
１．３モル％以上から２５．９モル％以下のＢ２Ｏ３を含む、実施形態７から１０のいずれか１つに記載の組成物。
１．３モル％以上から２５．９モル％以下のＢ２Ｏ３を含む、実施形態７から１０のいずれか１つに記載の組成物。
【0122】
実施形態１２
０モル％以上から７．７モル％以下のＣａＯを含む、実施形態７から１１のいずれか１つに記載の組成物。
０モル％以上から７．７モル％以下のＣａＯを含む、実施形態７から１１のいずれか１つに記載の組成物。
【0123】
実施形態１３
０．３５モル％以上から０．５モル％以下のＫ２Ｏを含む、実施形態７から１２のいずれか１つに記載の組成物。
０．３５モル％以上から０．５モル％以下のＫ２Ｏを含む、実施形態７から１２のいずれか１つに記載の組成物。
【0124】
実施形態１４
１．７モル％以上から２１．０モル％以下のＭｇＯを含む、実施形態７から１３のいずれか１つに記載の組成物。
１．７モル％以上から２１．０モル％以下のＭｇＯを含む、実施形態７から１３のいずれか１つに記載の組成物。
【0125】
実施形態１５
２．０モル％以上から９．０モル％以下のＮａ２Ｏを含む、実施形態７から１４のいずれか１つに記載の組成物。
２．０モル％以上から９．０モル％以下のＮａ２Ｏを含む、実施形態７から１４のいずれか１つに記載の組成物。
【0126】
実施形態１６
４．０モル％以上から１１．９モル％以下のＬｉ２Ｏを含む、実施形態７から１５のいずれか１つに記載の組成物。
４．０モル％以上から１１．９モル％以下のＬｉ２Ｏを含む、実施形態７から１５のいずれか１つに記載の組成物。
【0127】
実施形態１７
前記組成物が０．７８ＭＰａ√ｍ以上の破壊靱性を有する、実施形態７から１６のいずれか１つに記載の組成物。
前記組成物が０．７８ＭＰａ√ｍ以上の破壊靱性を有する、実施形態７から１６のいずれか１つに記載の組成物。
【0128】
実施形態１８
前記組成物が０．８２ＭＰａ√ｍ以上の破壊靱性を有する、実施形態７から１７のいずれか１つに記載の組成物。
前記組成物が０．８２ＭＰａ√ｍ以上の破壊靱性を有する、実施形態７から１７のいずれか１つに記載の組成物。
【0129】
実施形態１９
前記組成物が１０００ポアズ未満の液相粘度を有する、実施形態７から１８のいずれか１つに記載の組成物。
前記組成物が１０００ポアズ未満の液相粘度を有する、実施形態７から１８のいずれか１つに記載の組成物。
【0130】
実施形態２０
ガラス系基板をイオン交換することによって形成されるガラス系物品であって、
前記ガラス系物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力領域、
を含み、
前記ガラス系基板は、実施形態１から１９のいずれか１つに記載の組成物から作られる、ガラス系物品。
ガラス系基板をイオン交換することによって形成されるガラス系物品であって、
前記ガラス系物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力領域、
を含み、
前記ガラス系基板は、実施形態１から１９のいずれか１つに記載の組成物から作られる、ガラス系物品。
【0131】
実施形態２１
ガラス系物品において、
前記ガラス系物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力領域と、
前記ガラス系物品の中心での組成であって、
３７．０モル％以上から５７．５モル％以下のＳｉＯ２、
１５．０モル％以上から３１．２モル％以下のＡｌ２Ｏ３、
１．３モル％以上から２５．９モル％以下のＢ２Ｏ３、
０モル％以上から７．７モル％以下のＣａＯ、
０．３５モル％以上から０．５モル％以下のＫ２Ｏ、
１．７モル％以上から２１．０モル％以下のＭｇＯ、
２．０モル％以上から９．０モル％以下のＮａ２Ｏ、および
４．０モル％以上から１１．９モル％以下のＬｉ２Ｏ、
を含む組成と、
を有するガラス系物品。
ガラス系物品において、
前記ガラス系物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力領域と、
前記ガラス系物品の中心での組成であって、
３７．０モル％以上から５７．５モル％以下のＳｉＯ２、
１５．０モル％以上から３１．２モル％以下のＡｌ２Ｏ３、
１．３モル％以上から２５．９モル％以下のＢ２Ｏ３、
０モル％以上から７．７モル％以下のＣａＯ、
０．３５モル％以上から０．５モル％以下のＫ２Ｏ、
１．７モル％以上から２１．０モル％以下のＭｇＯ、
２．０モル％以上から９．０モル％以下のＮａ２Ｏ、および
４．０モル％以上から１１．９モル％以下のＬｉ２Ｏ、
を含む組成と、
を有するガラス系物品。
【0132】
実施形態２２
前記圧縮応力領域が、５００ＭＰａ以上の圧縮応力を有する、実施形態２０または２１に記載の物品。
前記圧縮応力領域が、５００ＭＰａ以上の圧縮応力を有する、実施形態２０または２１に記載の物品。
【0133】
実施形態２３
５μｍ以上のスパイク深さＤＯＬｓｐを有する、実施形態２０から２２のいずれか１つに記載の物品。
５μｍ以上のスパイク深さＤＯＬｓｐを有する、実施形態２０から２２のいずれか１つに記載の物品。
【0134】
実施形態２４
消費者向け電気製品において、
前面、背面、および側面を有する筐体、
少なくとも部分的に前記筐体内にある電気部品であって、制御装置、メモリ、および該筐体の前面またはそれに隣接したディスプレイを含む電気部品、および
前記ディスプレイを覆って配置されたカバー、
を備え、
前記筐体または前記カバーの少なくとも一方の少なくとも一部は、実施形態２０から２３のいずれか１つに記載のガラス系物品から作られている、消費者向け電気製品。
消費者向け電気製品において、
前面、背面、および側面を有する筐体、
少なくとも部分的に前記筐体内にある電気部品であって、制御装置、メモリ、および該筐体の前面またはそれに隣接したディスプレイを含む電気部品、および
前記ディスプレイを覆って配置されたカバー、
を備え、
前記筐体または前記カバーの少なくとも一方の少なくとも一部は、実施形態２０から２３のいずれか１つに記載のガラス系物品から作られている、消費者向け電気製品。
【0135】
実施形態２５
方法において、
ガラス系基板をイオン交換して、ガラス系物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力領域を有する該ガラス系物品を形成する工程、
を含み、
前記ガラス系基板は、
３７．０モル％以上から５７．５モル％以下のＳｉＯ２、
１５．０モル％以上から３１．２モル％以下のＡｌ２Ｏ３、
１．３モル％以上から２５．９モル％以下のＢ２Ｏ３、
０モル％以上から７．７モル％以下のＣａＯ、
０．３５モル％以上から０．５モル％以下のＫ２Ｏ、
１．７モル％以上から２１．０モル％以下のＭｇＯ、
２．０モル％以上から９．０モル％以下のＮａ２Ｏ、および
４．０モル％以上から１１．９モル％以下のＬｉ２Ｏ、
を含む、方法。
方法において、
ガラス系基板をイオン交換して、ガラス系物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力領域を有する該ガラス系物品を形成する工程、
を含み、
前記ガラス系基板は、
３７．０モル％以上から５７．５モル％以下のＳｉＯ２、
１５．０モル％以上から３１．２モル％以下のＡｌ２Ｏ３、
１．３モル％以上から２５．９モル％以下のＢ２Ｏ３、
０モル％以上から７．７モル％以下のＣａＯ、
０．３５モル％以上から０．５モル％以下のＫ２Ｏ、
１．７モル％以上から２１．０モル％以下のＭｇＯ、
２．０モル％以上から９．０モル％以下のＮａ２Ｏ、および
４．０モル％以上から１１．９モル％以下のＬｉ２Ｏ、
を含む、方法。
【0136】
実施形態２６
方法において、
ガラス系基板をイオン交換して、ガラス系物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力領域を有する該ガラス系物品を形成する工程、
を含み、
前記ガラス系基板は、０．７５ＭＰａ√ｍ以上の破壊靱性および８０ＧＰａ以上から１２０ＧＰａ以下のヤング率を有し、
ＳｉＯ２、
１５モル％超から３２モル％以下のＡｌ２Ｏ３、
Ｂ２Ｏ３、
Ｋ２Ｏ、
ＭｇＯ、
Ｎａ２Ｏ、および
Ｌｉ２Ｏ、
を含む、方法。
方法において、
ガラス系基板をイオン交換して、ガラス系物品の表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力領域を有する該ガラス系物品を形成する工程、
を含み、
前記ガラス系基板は、０．７５ＭＰａ√ｍ以上の破壊靱性および８０ＧＰａ以上から１２０ＧＰａ以下のヤング率を有し、
ＳｉＯ２、
１５モル％超から３２モル％以下のＡｌ２Ｏ３、
Ｂ２Ｏ３、
Ｋ２Ｏ、
ＭｇＯ、
Ｎａ２Ｏ、および
Ｌｉ２Ｏ、
を含む、方法。
【0137】
実施形態２７
前記イオン交換する工程が、前記ガラス系基板を、ナトリウムとカリウムを含有する溶融塩浴に曝露する工程を含む、実施形態２５または２６に記載の方法。
前記イオン交換する工程が、前記ガラス系基板を、ナトリウムとカリウムを含有する溶融塩浴に曝露する工程を含む、実施形態２５または２６に記載の方法。
【符号の説明】
【0138】
１００ ガラス物品
１１０ 第１の表面
１１２ 第２の表面
１２０ 第１の圧縮応力層、第１の区画
１２２ 第２の圧縮応力層、第２の区画
１３０ 中央領域
２００ 家庭用電子機器
２０２ 筐体
２０４ 前面
２０６ 背面
２０８ 側面
２１０ ディスプレイ
２１２ カバー
１１０ 第１の表面
１１２ 第２の表面
１２０ 第１の圧縮応力層、第１の区画
１２２ 第２の圧縮応力層、第２の区画
１３０ 中央領域
２００ 家庭用電子機器
２０２ 筐体
２０４ 前面
２０６ 背面
２０８ 側面
２１０ ディスプレイ
２１２ カバー
【図1】
【図2A】
【図2B】
【国際調査報告】