JP2020506156A - 設計された応力プロファイルを有するコーティングされたガラス系物品 - Google Patents

Abstract

ヤング率、第一表面、および第二表面を有するガラス系基板。当該基板のヤング率以上のヤング率を有する、当該第一および第二表面の少なくとも一方の上のコーティング。表面において７５０ＭＰａから１２００ＭＰａの圧縮応力ＣＳを有し、圧縮深さ（ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ：ＤＯＣ）まで広がる、圧縮領域。当該圧縮領域は、第一部分および第二部分を有し、当該第一部分は、第一表面から第一深さまで広がり、当該第二部分は、当該第一深さからＤＯＣまで広がり、当該第一部分におけるポイントは、−１５ＭＰａ／マイクロメートル未満かつ−６０ＭＰａ／マイクロメートル超の傾きを有する直線区間を含み、ならびに、当該第二部分におけるポイントは、−１ＭＰａ／マイクロメートル以下かつ−１２ＭＰａ／マイクロメートル超の傾きを有する直線区間を含む。

Description

関連出願の相互参照

本出願は、米国特許法第１１９条の下、２０１７年１月３１日に出願された米国特許仮出願第６２／４５２，５８３号に対する優先権の恩典を主張するものであり、なお、本出願は、当該仮出願の内容に依拠し、ならびに当該仮出願の全体が参照により本明細書に組み入れられる。

本開示の実施形態は、概して、設計された応力プロファイルを有するコーティングされたガラス系物品およびその製造方法に関する。

強化されたガラス系物品は、ポータブル式またはモバイル式電子通信デバイスまたはエンターテインメントデバイス、例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレット、ビデオプレーヤー、情報端末（ＩＴ）デバイス、ラップトップコンピュータ、ウェアラブル（例えば、腕時計）、ナビゲーションシステムなど、のためのカバープレートまたはウィンドウとして電子デバイスにおいて、ならびに他の用途、例えば、アーキテクチャ（例えば、窓、シャワーパネル、調理台など）、輸送（例えば、自動車、列車、航空機、船舶など）、電化製品など、において、あるいは優れた破壊抵抗から恩恵を受け得るが薄くて軽い物品であり得る任意の用途において、広く使用されている。

強化されたガラス系物品、例えば、化学強化されたガラス物品など、において、圧縮応力は、典型的には、ガラス表面において、最も高いかまたはピークであり、表面から離れるに従ってピーク値から減少し、ならびに、ガラス物品中の応力が張力になる前の、ガラス物品のある程度内部の位置にゼロ応力が存在する。応力が中立であるポイントは、圧縮深さ（ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ：ＤＯＣ）と呼ばれる。初期キズ集団に対する感応性を減じるようにガラスの応力プロファイルを変更するために、イオン交換プロセスに対する変更を使用することによって、強化されたガラス系物品における初期キズ集団に対する感応性に対処することができる。この目的ために、イオン交換プロセスへの変更を使用することができるが、強化されたガラス系材料の平均強度に著しい影響を及ぼすことなく、向上した信頼性を有する強化されたガラス系材料を提供するための他の方法を開発することは望ましいであろう。ガラス系物品に耐スクラッチ性を提供するために、ガラス系物品の表面上の硬く脆いコーティングが利用されているが、急勾配の応力プロファイルを有する強化されたガラス系物品の場合、硬いコーティングは、当該強化されたガラス系物品の曲げ強度性能を低下させる傾向を有し得る。

本開示の第一態様は、基板ヤング率値ならびに０．１ミリメートルから３ミリメートルの範囲の基板厚さ（ｔ）を形成する、第一表面および当該第一表面に対向する第二表面とを有するガラス系基板と、当該ガラス系基板の当該第一表面および当該第二表面の少なくとも一方の上のコーティングであって、当該基板ヤング率値以上のコーティングヤング率値および８０ナノメートルから１０マイクロメートルの範囲のコーティング厚さ（ｔ_ｃ）を有するコーティングとを含む、コーティングされたガラス系物品であって、当該ガラス系基板が、当該ガラス系物品の表面において７５０ＭＰａから１２００ＭＰａの圧縮応力ＣＳを有する圧縮領域を有し、当該ＣＳが、当該圧縮領域を通って広がり、圧縮深さ（ＤＯＣ）においてゼロまで減少し、当該圧縮領域が、第一部分および第二部分を含む応力プロファイルを有し、当該第一部分は、第一表面から第一深さまで広がり、当該第二部分は、当該第一深さからＤＯＣまで広がり、当該第一部分におけるポイントは、−１５ＭＰａ／マイクロメートル未満かつ−６０ＭＰａ／マイクロメートル超の傾きを有する直線区間を含み、当該第二部分におけるポイントは、−１ＭＰａ／マイクロメートル以下かつ−１２ＭＰａ／マイクロメートル超の傾きを有する直線区間を含む、コーティングされたガラス系物品に関する。厚さ（ｔ）が３００マイクロメートル未満の場合、当該第一深さは、０．１・ｔまで、例えば、約０．１・ｔ、約０．０９・ｔ、約０．０８・ｔ、約０．０７・ｔ、約０．０６・ｔ、または約０．０５・ｔ、である。厚さ（ｔ）が３００マイクロメートル以上の場合、当該第一深さは、約１０マイクロメートルから約３０マイクロメートル、例えば、約１０マイクロメートル、約１２マイクロメートル、約１４マイクロメートル、約１５マイクロメートル、約１６マイクロメートル、約１８マイクロメートル、約２０マイクロメートル、約２２マイクロメートル、約２４マイクロメートル約２５マイクロメートル、約２６マイクロメートル、約２８マイクロメートル、または約３０マイクロメートル、または約１２マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約１４マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約１６マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約１８マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約２０マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約２５マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約１２から約２８マイクロメートル、または約１４から約２６マイクロメートル、または約１６から約２４マイクロメートル、または約１８から約２２マイクロメートルである。当該基板に対して本明細書において開示されるヤング率値は、「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｇｕｉｄｅ ｆｏｒ Ｒｅｓｏｎａｎｔ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｆｏｒ Ｄｅｆｅｃｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｂｏｔｈ Ｍｅｔａｌｌｉｃ ａｎｄ Ｎｏｎ−ｍｅｔａｌｌｉｃ Ｐａｒｔｓ」の表題のＡＳＴＭ Ｅ２００１−１３において説明される一般的なタイプの超音波共鳴（Ｒｅｓｏｎａｎｔ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）技術によって測定し、その一方で、コーティングに対して本明細書において開示されるヤング率値は、既知のナノ押込法によって測定した。

薄膜要素（コーティング）のヤング率を測定するために、プロキシ層を使用した。当該プロキシ層は、同じ材料で作製されており、当該コーティングを生成するために使用したのと同じプロセスによって被着させたが、ただし、Ｇｏｒｉｌｌａ（登録商標）ガラス基板上に３００ｎｍの厚さに被着させた。薄膜コーティングの硬度およびヤング率は、広く受け入れられたナノ押込法を使用して特定される。Ｆｉｓｃｈｅｒ−Ｃｒｉｐｐｓ， Ａ．Ｃ．， Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｎａｎｏｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ Ｔｅｓｔ Ｄａｔａ， Ｓｕｒｆａｃｅ ＆ Ｃｏａｔｉｎｇｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ２００， ４１５３−４１６５（２００６）（以下において「Ｆｉｓｃｈｅｒ−Ｃｒｉｐｐｓ」）；およびＨａｙ， Ｊ．， Ａｇｅｅ， Ｐ， ａｎｄ Ｈｅｒｂｅｒｔ， Ｅ．， Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｄｕｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｅｄ Ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ Ｔｅｓｔｉｎｇ， Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ， ３４（３） ８６−９４（２０１０）（以下において「Ｈａｙ」）を参照されたい。コーティングの場合、押込み深さの関数として硬度およびモジュラスを測定することは典型的である。当該コーティングが十分な厚さである限り、結果として得られる応答プロファイルからコーティングの特性を分離することは可能である。当該コーティングが薄すぎる場合（例えば、約５００ｎｍ未満）、コーティングは、異なる機械特性を有し得る近接する基板から影響を受け得るため、コーティングの特性を完全に分離することは可能ではない場合があることは理解されるべきである。Ｈａｙを参照されたい。本明細書において当該特性を報告するために使用される方法は、コーティング自体を表している。当該プロセスは、１０００ｎｍ付近の深さまで押込み深さに対して硬度およびモジュラスを測定することである。より軟質のガラス上の硬質コーティングの場合、応答曲線は、比較的小さい押込み深さ（＜／＝約２００ｎｍ）において、硬度およびモジュラスの最大レベルを示すであろう。より深い押込み深さでは、当該応答が当該より軟質のガラス基板によって影響されるため、硬度およびモジュラスの両方は、緩やかに減少するであろう。この場合、当該コーティングの硬度およびモジュラスは、最大の硬度およびモジュラスを示す領域に関連付けられたものが取られる。より硬質なガラス基板上の軟質コーティングの場合、当該コーティング特性は、比較的小さな押込み深さにおいて生じる最も低い硬度およびモジュラスレベルによって示されるであろう。より深い押込み深さでは、当該硬度およびモジュラスは、より硬質のガラスの影響により、徐々に増加するであろう。深さに対する硬度およびモジュラスのこれらのプロファイルは、従来のＯｌｉｖｅｒ ａｎｄ Ｐｈａｒｒ手法（Ｆｉｓｃｈｅｒ−Ｃｒｉｐｐｓにおいて説明されるように）、またはより効率的な連続剛性（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）手法（Ｈａｙを参照されたい）のどちらかを使用することによって、得ることができる。信頼できるナノ押込法データの抽出は、従われる十分に確立されたプロトコルに基づく。さもなければ、これらの測定基準は、重大な誤差を被り得る。これらの弾性率および硬度の値は、Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈダイヤモンド圧子チップにより、上記において説明されるように、既知のダイヤモンドナノ押込法を使用して、そのような薄膜に対して測定される。

本開示の別の態様は、基板ヤング率値ならびに０．１ミリメートルから３ミリメートルの範囲の基板厚さ（ｔ）を形成する、第一表面および当該第一表面に対向する第二表面を有するガラス系基板と、当該ガラス系基板の当該第一表面および当該第二表面の少なくとも一方の上のコーティングであって、当該基板ヤング率値以上のコーティングヤング率値および８０ナノメートルから１０マイクロメートルの範囲のコーティング厚さ（ｔ_ｃ）を有するコーティングと、を含む、コーティングされたガラス系物品であって、当該ガラス系基板が、当該ガラス系物品の第一表面において７５０ＭＰａ以上の圧縮応力ＣＳを有する圧縮領域を有し、当該ＣＳが、当該圧縮領域を通って広がり、圧縮深さ（ＤＯＣ）においてゼロまで減少し、当該圧縮領域が、第一部分および第二部分を含む応力プロファイルを有し、当該第一部分は、第一表面から第一深さまで広がり、当該第二部分は、第一深さからＤＯＣまで広がり、それにより、第一表面から１０マイクロメートルの深さにおけるＣＳが、当該第一表医面におけるＣＳの３０％から５０％であり、ならびに、第一部分の応力プロファイルのポイントが、第一部分の直線区間を含み、第二部分の応力プロファイルのポイントが、第二部分の直線区間を含み、この場合、第二部分の直線区間の傾きに対する第一部分の直線区間の傾きの比が、１．２５から６０である、コーティングされたガラス系物品に関する。厚さ（ｔ）が３００マイクロメートル未満の場合、当該第一深さは、０．１・ｔまで、例えば、約０．１・ｔ、約０．０９・ｔ、約０．０８・ｔ、約０．０７・ｔ、約０．０６・ｔ、または約０．０５・ｔ、である。厚さ（ｔ）が３００マイクロメートル以上の場合、当該第一深さは、約１０マイクロメートルから約３０マイクロメートル、例えば、約１０マイクロメートル、約１２マイクロメートル、約１４マイクロメートル、約１５マイクロメートル、約１６マイクロメートル、約１８マイクロメートル、約２０マイクロメートル、約２２マイクロメートル、約２４マイクロメートル約２５マイクロメートル、約２６マイクロメートル、約２８マイクロメートル、または約３０マイクロメートル、または約１２マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約１４マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約１６マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約１８マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約２０マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約２５マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約１２から約２８マイクロメートル、または約１４から約２６マイクロメートル、または約１６から約２４マイクロメートル、または約１８から約２２マイクロメートルである。

本明細書において説明されるガラス系物品は、建築用ガラス基板、車両の窓ガラス、車両の内装ガラス基板、電化製品のガラス基板、ハンドヘルドデバイスのガラス基板、ウェアラブルデバイスのガラス基板（例えば、腕時計、スマートウォッチ、衣服または他のウェアラブル物品に統合されたディスプレイ）、およびフレキシブルディスプレイ基板から選択することができる。

本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付の図面は、以下において説明されるいくつかの実施形態を示している。
いくつかの実施形態による、複数の亀裂を有する表面を有するガラス系基板を示す。 いくつかの実施形態による、片面上にコーティングを有するガラス系基板を示す。 コーティングを含むガラス系基板の応力プロファイルを示す。 ガラス系基板の応力プロファイルを示す。 図４Ａのプロファイル１およびプロファイル２に基づいてモデル化された応力プロファイルを示す。 図４Ａおよび４Ｂに示された応力プロファイルに対するモデル化データに基づく臨界歪み％対キズサイズのプロットを示す。 ２つの応力プロファイルに対する、％での破壊歪みを示す。 標準的イオン交換された化学強化ガラス基板と比較した、モデル化された応力プロファイルを示す。 図７に示された応力プロファイルを有するガラスにおける、臨界歪み対ガラスのキズ長さを示す。 コーティング厚さおよびコーティング弾性率（ヤング率）の関数としての最大安定亀裂サイズのプロットを示す。 基板の強度を測定するためのリングオンリング試験の構成を示す。 本明細書において開示される強化されたガラス系物品のいずれかを組み入れた例示的電子デバイスの平面図を示す。 図１１Ａの例示的電子デバイスの斜視図。

いくつかの例示的実施形態について説明する前に、本開示が、本明細書において説明される構成またはプロセスステップの詳細に限定されるわけではないことは理解されたい。本明細書において提供される本開示は、他の実施形態も可能であり、ならびに様々な方法において実行または実施することが可能である。

本明細書全体を通して、「一実施形態」、「ある特定の実施形態」、「様々な実施形態」、「１つ以上の実施形態」、「いくつかの実施形態」、または「ある実施形態」に対する言及は、当該実施形態に関連して説明される特定の特徴、構成、材料、または特性が、本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれ、ならびに、あらゆる全ての組み合わせにおいて本開示の任意の他の実施形態に含まれてもよいことを意味する。したがって、本明細書全体を通して様々な位置での「１つ以上の実施形態において」、「ある特定の実施形態において」、「様々な実施形態において」、「一実施形態において」、「いくつかの実施形態において」、または「ある実施形態において」などの語句の出現は、必ずしも、同じ実施形態を示しているわけではない。

本明細書において使用される方向を示す用語、例えば、上、下、右、左、前、後、上部、下部など、は、描かれた通りの図に対する単なる言及であって、絶対的方向性を示すことを意図するものではない。

本明細書において使用される場合、「ｔｈｅ」、「ａ」、または「ａｎ」は、「少なくとも１つ」を意味し、そうでないことが明記されない限り、「１つだけ」に限定されるべきではない。したがって、例えば、「成分（ａ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）」に対する言及は、文脈においてそうでないことが明確に示されていない限り、２以上のそのような成分を有する実施形態を包含する。

本開示の１つ以上の実施形態は、設計された応力プロファイルを有するガラス系基板と、当該ガラス系基板上のコーティングとを含むガラス系物品を提供する。本明細書全体を通して、用語「ガラス系」基板または物品は、当該物品または基板が、応力または応力プロファイルを有するとして説明される場合には、「強化された」ガラス系基板または物品であると理解されるべきである。１つ以上の実施形態において、当該コーティングは、当該ガラス系基板の片面または両面に適用された、ガラス系基板と同じかまたはより高いヤング率を有する材料を含む。１つ以上の実施形態により、当該コーティングは、残留応力を全く有さないか、または圧縮残留応力を有する。１つ以上の実施形態において、当該コーティングは、引張応力を有する。当該コーティングが残留応力を全く有さない場合、ガラス系物品の外側領域が圧縮応力を全く有さない当該ガラス系物品中へ、ある特定の距離だけイオン交換プロファイルをシフトさせることによって得られる応力プロファイルと同様の応力プロファイルが提供される。モデル化および予備実験データによるこの構成は、同じ平均強度を有しつつ、元の化学的ガラス系基板と比べて、初期のガラスのキズにあまり影響されないであろう。コーティングは、多層コーティングを含むことができる。当該ガラス系基板は、平面であってもよく、またはそれらは、三次元基板を提供するために、１つ以上の方向（例えば、ｘ平面、ｙ平面、および／またはｚ平面）において湾曲していてもよい。当該ガラス系基板は、冷間成形することができる。１つ以上の実施形態において、当該基板は、少なくとも１つの方向（例えば、ｘ平面、ｙ平面、および／またはｚ平面）において湾曲する。１つ以上の実施形態において、当該ガラス系基板は、例えば、面取りしたエッジ部を有することによって、２．５次元性を有することができる。当該ガラス系基板の応力プロファイルは、対称（ガラス基板の両面において同じ）または非対称（基板の片面における応力プロファイルが、基板の反対側の面における応力プロファイルと異なる）であってもよい。

１つ以上の実施形態により、ガラス系物品が提供される。１つ以上の実施形態において、ガラス系物品は、当該ガラス系物品を損傷、例えば、鋭利な接触が誘発する破砕または表面スクラッチなど、から保護するためのコーティングを含む。１つ以上の実施形態において、コーティングは、他の機能、例えば、容量型タッチセンサーなど、または他の光学品質のために適用してもよい。高い剛性のコーティング、すなわち、脆い傾向を有する比較的高いヤング率を有するコーティングは、結果として、高い剛性の脆いコーティングに関連する強度減少を緩和するための応力プロファイルを有するガラス系物品に対する必要性をもたらした。１つ以上の実施形態において、深い損傷による破壊に対する抵抗性を提供する設計された応力プロファイルを有するガラス系物品が提供される。高い剛性の脆いコーティングを有するガラス系物品の曲げ強度（リングオンリングなどの試験を使用して測定）は、最大表面応力の関数であり、プロファイルの形状に応じて、コーティング／ガラス界面と基板表面から１０マイクロメートルから３０マイクロメートルの深さ（当該物品の厚さは、３００マイクロメートル以上）との間の応力プロファイルの形状、ならびにコーティング／ガラス界面と約０．１・ｔまでの深さ（当該物品が３００マイクロメートル未満の厚さの場合）との間の応力プロファイルの形状が関心対象である。１つ以上の実施形態により、コーティングされたガラス系物品は、当該コーティングされたガラス系物品における向上した曲げ強度を示す応力プロファイル、および／または複合製品における深い損傷導入抵抗性を有する。

いくつかの実施形態において、変更されたイオン交換プロセス、例えば、２つ以上のイオン交換プロセスまたは２つ以上の異なる強化メカニズム、例えば、ＣＴＥ不一致による積層強化、イオン交換（化学強化）、または焼戻しなど、の組み合わせにより、当該提案された応力プロファイルを達成することができる。ガラス系物品の実施形態は、概して、０．１ｍｍから２ｍｍの厚さであり、当該脆いコーティングは、概して、１０ナノメートルから１０マイクロメートルの厚さである。１つ以上の実施形態により、コーティングされたガラス系物品の応力プロファイルは、曲げ強度、深い損傷抵抗性、またはその両方を向上させるように調整することができる。いくつかの実施形態において、良好な平滑面落下性能を実現するために、ガラス表面における高い圧縮応力（ＣＳ）および表面からの第一深さ内における応力プロファイルにおける低い傾きを有することは有益である。いくつかの実施形態において、良好な粗面落下性能を実現するために、深いＤＯＣを有することは有益である。ガラス表面での高いＣＳおよび深いＤＯＣの両方を実現するためには、応力プロファイルが２つの部分、ガラス表面から第一深さまで広がる第一部分と、当該第一深さからＤＯＣまで広がる第二部分と、を有することは有益である。良好な平滑面落下および良好な粗面落下の両方を実現するためには、応力プロファイルの第一部分が低い傾きを有し、深いＤＯＣを達成するためには、応力プロファイルの第二部分がさらにより低い傾きを有すること、したがって、当該第二部分における応力プロファイルの傾きが第一部分より低いことは有益である。当該ガラス系基板の厚さ（ｔ）が３００マイクロメートル未満の場合、当該第一深さは、０．１・ｔまで、例えば、約０．１・ｔ、約０．０９・ｔ、約０．０８・ｔ、約０．０７・ｔ、約０．０６・ｔ、または約０．０５・ｔであり、当該ガラス系基板の厚さが３００マイクロメートル以上の場合、当該第一深さは、約１０マイクロメートルから約３０マイクロメートル、例えば、約１０マイクロメートル、約１２マイクロメートル、約１４マイクロメートル、約１５マイクロメートル、約１６マイクロメートル、約１８マイクロメートル、約２０マイクロメートル、約２２マイクロメートル、約２４マイクロメートル約２５マイクロメートル、約２６マイクロメートル、約２８マイクロメートル、または約３０マイクロメートル、または約１２マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約１４マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約１６マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約１８マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約２０マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約２５マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約１２から約２８マイクロメートル、または約１４から約２６マイクロメートル、または約１６から約２４マイクロメートル、または約１８から約２２マイクロメートルである。ある特定の実施形態において、平滑面落下破壊が曲げ強度によって制御されるため、コーティングのキズ伝播に対する改良された抵抗性は、平滑面落下性能も向上させるであろう。設計された応力プロファイルおよび脆い機能性コーティングを有するコーティングされたガラス系物品は、標準的イオン交換ガラス系物品または同じコーティングを有する深いＤＯＣガラス系物品と比べて、より良好な性能を示すことが予想される。

図１は、ＣＳ領域６０、ＣＴ領域８０（引張応力または張力下の領域）、および複数の亀裂を有する例示的強化されたガラス系基板１０を示している。ガラス系基板１０の外側表面５５からＤＯＣまで広がる圧縮応力領域６０は、圧縮応力（ＣＳ）下にある。当該ガラスの中央張力領域８０内に広がらない、例示的強化されたガラス系基板１０の圧縮応力領域６０における亀裂５０が、当該ガラスの中央張力領域８０内に浸入する亀裂９０と共に示されている。当該ガラスの表面付近におけるＣＳの組み込みは、当該ガラス系基板の亀裂の伝播および破壊を抑制することができるが、当該損傷がＤＯＣを越えて広がる場合、および当該ＣＴが十分に高い場合、当該材料の臨界応力強度レベル（破壊靭性）に達するまで、キズは時間と共に伝播するであろうし、最終的に、ガラスを破砕するであろう。

ここで図２を参照すると、本開示のいくつかの実施形態により、コーティングされたガラス系物品１００、例えば、第一コーティング１２０とガラス系基板１１０との間に第一界面１２５を形成する当該第一コーティング１２０をその上に有する第一表面１１５と、当該第一表面１１５に対向する第二表面１３５とを有するガラス系基板１１０を含むガラス系物品であって、当該第一コーティング１２０が、第一コーティング表面１３０から第一表面１１５まで広がる第一コーティング厚さ（Ｔ_ｃ）を有し、当該ガラス系基板１１０が、第一表面１１５から第二表面１３５まで広がる基板厚さ（ｔ）を有する、ガラス系物品。当該ガラス系基板１１０は、基板ヤング率値を有し、ならびに０．１ミリメートルから３ミリメートルの厚さを有する。当該基板１１０の第一表面１１５または第二表面１３５上にあり得る第一コーティング１２０は、８０ナノメートルから１０マイクロメートルの範囲のコーティング厚さ（ｔ_ｃ）を有する。ガラス系基板１１０は、第一表面１１５から１４２におけるＤＯＣまで広がる圧縮応力領域１４０を有する。圧縮応力領域１４０は、当該ガラス系基板の表面１１５において７５０ＭＰａから１２００ＭＰａの圧縮応力ＣＳを有し、当該ＣＳは、圧縮応力領域１４０を通ってＤＯＣにおいてゼロまで減少する。当該圧縮領域は、第一表面から第一深さまで広がる第一部分と、当該第一深さからＤＯＣまで広がる第二部分とを含む応力プロファイルを有し、当該第一部分におけるポイントは、−１５ＭＰａ／マイクロメートル未満かつ−６０ＭＰａ／マイクロメートル超の傾きを有する直線区間を含み、当該第二部分におけるポイントは、−１ＭＰａ／マイクロメートル以下かつ−１２ＭＰａ／マイクロメートル超の傾きを有する直線区間を含む。厚さ（ｔ）が３００マイクロメートル未満の場合、第一深さは、０．１・ｔまで、例えば、約０．１・ｔ、約０．０９・ｔ、約０．０８・ｔ、約０．０７・ｔ、約０．０６・ｔ、または約０．０５・ｔ、である。厚さが３００マイクロメートル以上の場合、第一深さは、約１０マイクロメートルから約３０マイクロメートル、例えば、約１０マイクロメートル、約１２マイクロメートル、約１４マイクロメートル、約１５マイクロメートル、約１６マイクロメートル、約１８マイクロメートル、約２０マイクロメートル、約２２マイクロメートル、約２４マイクロメートル約２５マイクロメートル、約２６マイクロメートル、約２８マイクロメートル、または約３０マイクロメートル、または約１２マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約１４マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約１６マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約１８マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約２０マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約２５マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約１２から約２８マイクロメートル、または約１４から約２６マイクロメートル、または約１６から約２４マイクロメートル、または約１８から約２２マイクロメートルである。

図３は、いくつかの実施形態によるコーティングされたガラス系物品を形成するために使用されるガラス系基板の応力プロファイルを示している。当技術分野において理解されるように、ガラス系物品、例えば、ガラス物品は、当該ガラス物品の表面に圧縮応力を有するように製造することができる。図３は、応力（ｙ軸）対表面からのガラス系物品の深さのグラフを示している。応力プロファイルがｙ軸と交差するポイントＡにおいて（すなわち、当該ガラス系基板の表面において）、当該ガラス系物品の圧縮応力は、最大値であり、７５０ＭＰａから１２００ＭＰａである。当該ＣＳ領域は、当該応力が中立である、すなわち、圧縮応力でも引張応力でもない、ガラスの厚さ内のＤＯＣまで、すなわち、ポイントＣまで広がっている。表面（ポイントＡ）とＤＯＣ（ポイントＣ）との間において、応力プロファイルは、様々な圧縮領域を通って広がっている。当該応力プロファイルは、図１のポイントＡとＢとの間の、−６０ＭＰａ／マイクロメートルから−１５ＭＰａ／マイクロメートルの傾きを有する直線区間を含む第一部分を有する。いくつかの実施形態において、ポイントＢは、当該ガラス系基板表面から約３０マイクロメートルまで、例えば、約２５マイクロメートルまで、または約２０マイクロメートルまで、または約１５マイクロメートルまで、または約１０マイクロメートルまで、または約５マイクロメートルまで、の深さＤである（図３に示されるような）。厚さ（ｔ）が３００マイクロメートル未満の場合、当該深さＤは、０．１・ｔまで、例えば、約０．１・ｔ、約０．０９・ｔ、約０．０８・ｔ、約０．０７・ｔ、約０．０６・ｔ、または約０．０５・ｔ、である。厚さが３００マイクロメートル以上の場合、当該深さＤは、約１０マイクロメートルから約３０マイクロメートル、例えば、約１０マイクロメートル、約１２マイクロメートル、約１４マイクロメートル、約１５マイクロメートル、約１６マイクロメートル、約１８マイクロメートル、約２０マイクロメートル、約２２マイクロメートル、約２４マイクロメートル約２５マイクロメートル、約２６マイクロメートル、約２８マイクロメートル、または約３０マイクロメートル、または約１２マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約１４マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約１６マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約１８マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約２０マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約２５マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約１２から約２８マイクロメートル、または約１４から約２６マイクロメートル、または約１６から約２４マイクロメートル、または約１８から約２２マイクロメートルである。図３に示される応力プロファイルは、ポイントＢとＣとの間に示される第二部分を含み、当該第二部分において、ポイントは、−１２ＭＰａ／マイクロメートルから−１ＭＰａ／マイクロメートルの傾きを有する直線区間を含む。当該第二部分（ポイントＢとＣとの間）は、深さＤからＤＯＣまで広がっており、約０．２５・ｔ、０．２・ｔ、または約０．１５・ｔ、または約０．１・ｔであり得る。図３に示されるように、ポイントＣにおいて、応力プロファイルは、圧縮応力から引張応力へと移行する。図３に示される例示的応力プロファイルは、示されている領域以外の領域を含むことができ、ガラス系基板の応力プロファイルの半分だけが示されている。１つ以上の実施形態において、当該ガラス系基板の応力プロファイルは、概して、第一面の鏡像である第二面を含む。しかしながら、いくつかの実施形態により、当該ガラス系基板は、当該ガラス系基板の片面のみにおいて圧縮応力プロファイルを含む応力プロファイルを含むことができる。いくつかの実施形態において、当該応力プロファイルは、ガラス系基板の両面、またはガラス系物品の両面において同じであることを必要とせず、すなわち、当該応力プロファイルは、当該基板および／または物品のそれぞれの面において応力プロファイルが異なるように、当該基板および／または物品の両面を比較した場合に非対称であってもよい。いくつかの実施形態において、ポイントＡとＢとの間のプロファイルの第一セクションは、コーティングの特性、すなわち、コーティングヤング率およびコーティング厚さによって制御される。

第二実施形態において、基板厚さ（ｔ）は、０．２ミリメートルから２ミリメートルである。第三実施形態において、基板厚さ（ｔ）は、０．３ミリメートルから１ミリメートルである。第四実施形態において、第一から第三実施形態は、１マイクロメートルから１０マイクロメートルのコーティング厚さ（ｔ_ｃ）を有することができる。

第五実施形態において、第一から第四実施形態に記載の圧縮領域は、表面において、８００ＭＰａから１１５０ＭＰａまでの圧縮応力ＣＳを有する。第六実施形態において、第一から第五実施形態に記載の第一部分におけるポイントは、−１５ＭＰａ／マイクロメートル未満かつ−４５ＭＰａ／マイクロメートル超の傾きを有する直線区間を含む。第七実施形態において、第一から第六実施形態に記載の第二部分におけるポイントは、−３ＭＰａ／マイクロメートル以下かつ−８ＭＰａ／マイクロメートル超の傾きを有する直線区間を含む。第八実施形態において、第一から第七実施形態に記載の基板ヤング率値は、６０ＧＰａから１２０ＧＰａであり、コーティングヤング率値は、７０ＧＰａから４００ＧＰａである。第九実施形態において、第一から第八実施形態に記載のコーティングヤング率値は、１００ＧＰａから３００ＧＰａである。第十実施形態において、第一から第九実施形態に記載のコーティングは、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｍｎ、ＡｌＯ_ｘＮ_ｙ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、Ｓｉ_ｕＡｌ_ｖＯ_ｘＮ_ｙ、ダイヤモンド、ダイヤモンド様炭素、Ｓｉ_ｘＣ_ｙ、Ｓｉ_ｘＯ_ｙＣ_ｚ、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_ｘＮ_ｙ、およびそれらの組み合わせから選択される耐スクラッチ性コーティングである。

第十一実施形態は、基板ヤング率値と、０．１ミリメートルから３ミリメートルの基板厚さ（ｔ）を形成する、第一表面および当該第一表面に対向する第二表面とを有するガラス系基板を含む、図２に示されるタイプの、コーティングされたガラス系物品に関する。第十一実施形態に記載のガラス系物品はさらに、当該ガラス系基板の当該第一表面および当該第二表面の少なくとも一方の上のコーティングであって、当該基板ヤング率値以上のコーティングヤング率値と、８０ナノメートルから１０マイクロメートルの範囲のコーティング厚（ｔ_ｃ）とを有する、コーティングを含む。第十一実施形態に記載のガラス系物品はさらに、当該ガラス系基板の第一表面において７５０ＭＰａ以上の圧縮応力ＣＳを有する圧縮応力領域を有する当該ガラス系基板を含み、当該圧縮領域は、第一部分および第二部分を含む応力プロファイルを有し、当該第一部分は、第一表面から第一深さまで広がり、当該第二部分は、第一深さからＤＯＣまで広がり、それにより、第一表面から１０マイクロメートルの深さにおけるＣＳが、当該第一表医面におけるＣＳの３０％から５０％であり、ならびに、当該第一部分の応力プロファイルのポイントが、第一部分の直線区間を含み、当該第二部分の応力プロファイルのポイントが、第二部分の直線区間を含み、この場合、当該第二部分の直線区間の傾きに対する当該第一部分の直線区間の傾きの比は、１．２５から６０である。厚さ（ｔ）が３００マイクロメートル未満の場合、第一深さは、０．１・ｔまで、例えば、約０．１・ｔ、約０．０９・ｔ、約０．０８・ｔ、約０．０７・ｔ、約０．０６・ｔ、または約０．０５・ｔ、である。厚さ（ｔ）が３００マイクロメートル以上の場合、第一深さは、約１０マイクロメートルから約３０マイクロメートル、例えば、約１０マイクロメートル、約１２マイクロメートル、約１４マイクロメートル、約１５マイクロメートル、約１６マイクロメートル、約１８マイクロメートル、約２０マイクロメートル、約２２マイクロメートル、約２４マイクロメートル約２５マイクロメートル、約２６マイクロメートル、約２８マイクロメートル、または約３０マイクロメートル、または約１２マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約１４マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約１６マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約１８マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約２０マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約２５マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約１２から約２８マイクロメートル、または約１４から約２６マイクロメートル、または約１６から約２４マイクロメートル、または約１８から約２２マイクロメートルである。

第十二実施形態において、第十一実施形態に記載の第二部分の直線区間の傾きに対する第一部分の直線区間の傾きの比は、３から２０である。第十三実施形態において、第十一実施形態に記載の第二部分の直線区間の傾きに対する当該第一部分の直線区間の傾きの比は、４から１５である。第十四実施形態において、第一から第十三実施形態に記載の基板厚さ（ｔ）は、０．２ミリメートルから２ミリメートルである。第十五実施形態において、第一から第十三実施形態の基板厚さ（ｔ）は、０．３ミリメートルから１ミリメートルである。

第十六実施形態において、第十一から第十五実施形態に記載のコーティング厚さ（ｔ_ｃ）は、１マイクロメートルから１０マイクロメートルである。第十七実施形態において、第十一から第十六実施形態に記載の圧縮応力領域は、８００ＭＰａから１５０ＭＰａの圧縮応力ＣＳを有する。第十八実施形態において、第十一から第十七実施形態に記載の基板ヤング率値は、６０ＧＰａから８０ＧＰａであり、コーティングヤング率値は、７０ＧＰａから４００ＧＰａである。第十九実施形態において、第十一から第十八実施形態に記載のコーティングヤング率値は、１００ＧＰａから３００ＧＰａである。第二十実施形態において、第十一から第十九実施形態に記載のコーティングは、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｍｎ、ＡｌＯ_ｘＮ_ｙ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、Ｓｉ_ｕＡｌ_ｖＯ_ｘＮ_ｙ、ダイヤモンド、ダイヤモンド様炭素、Ｓｉ_ｘＣ_ｙ、Ｓｉ_ｘＯ_ｙＣ_ｚ、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_ｘＮ_ｙ、およびそれらの組み合わせから選択される耐スクラッチ性コーティングである。

第二十一実施形態において、第一から第二十実施形態のいずれかに記載のガラス系基板は、さらに、積層されたガラス基板、化学強化されたガラス基板、熱強化されたガラス基板、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される強化されたガラス基板を含む。第二十二実施形態において、第一から第二十実施形態のいずれかに記載のガラス系基板は、イオン交換可能なアルカリアルミノケイ酸ガラス組成物を含む。第二十三実施形態において、第二十二実施形態に記載のアルカリアルミノケイ酸ガラスは、さらに、１０モル％までのＬｉ_２Ｏを含む。

第二十四実施形態において、第二十二実施形態に記載のアルカリアルミノケイ酸ガラスは、さらに、４モル％以上のＰ_２Ｏ_５と、０モル％から４モル％のＢ_２Ｏ_３を含み、この場合、１．３＜［（Ｐ_２Ｏ_５＋Ｒ_２Ｏ）／Ｍ_２Ｏ_３］≦２．３であり、ここで、Ｍ_２Ｏ_３＝Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３であり、ならびにＲ_２Ｏは、当該アルカリアルミノケイ酸ガラス中に存在する一価のカチオン酸化物の合計である。第二十五実施形態において、第二十二実施形態に記載のガラスは、４０モル％から７０モル％のＳｉＯ_２；１１モル％から２５モル％のＡｌ_２Ｏ_３；４モル％から１５モル％のＰ_２Ｏ_５；１３モル％から２５モル％のＮａ_２Ｏ；１３モル％から３０モル％のＲ_ｘＯ、この場合、Ｒ_ｘＯは、当該ガラス中に存在するアルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、および遷移金属の一酸化物の合計である；１１モル％から３０モル％のＭ_２Ｏ_３、ここで、Ｍ_２Ｏ_３＝Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３である；０モル％から１モル％のＫ_２Ｏ；０モル％から４モル％のＢ_２Ｏ_３、および３モル％以下の、ＴｉＯ_２、ＭｎＯ、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＭｏＯ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、ＺｒＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、ＨｆＯ_２、ＣｄＯ、ＳｎＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２、Ａｓ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｃｌ、およびＢｒの１つ以上、から実質的になり、この場合、１．３＜［（Ｐ_２Ｏ_５＋Ｒ_２Ｏ）／Ｍ_２Ｏ_３］≦２．３であり、ここで、Ｒ_２Ｏは、当該ガラス中に存在する一価のカチオン酸化物の合計である。第二十六実施形態において、第二十五実施形態に記載のコーティングされたガラス系物品は、リチウムを実質的に含まないガラスを含む。第二十七実施形態により、第一から第二十六実施形態に記載のガラス系物品は、建築用ガラス基板、車両の窓ガラス、車両の内装ガラス基板、電化製品のガラス基板、ハンドヘルドデバイスのガラス基板、およびウェアラブルデバイスのガラス基板からなる群より選択される。

第二十八実施形態において、消費者向けエレクトロニクス製品は、前面、裏面、および側面を有するハウジングと、少なくとも部分的に当該ハウジング内において提供される電気部品であって、少なくともコントローラ、メモリ、当該ハウジングの前面においてまたは当該ハウジングの前面に隣接して提供されるディスプレイを含む、電気部品と、当該ディスプレイを覆うように配置されたカバーガラスとを含み、この場合、当該ハウジングの一部または当該カバーガラスの少なくとも一方が、第一から第二十六実施形態のいずれか１つに記載のガラス系物品を含む。

既存のガラス系材料の応力プロファイルの検討により、そのような材料が、コーティングされていないガラス系物品、例えば、モバイルデバイスのためのカバーガラスなど、のために曲げ強度および（例えば、鋭利な物体との接触からの）深い損傷許容性を提供するように設計されることが明らかとなった。そのため、当該応力プロファイルは、概して、急激に減少する高い表面圧縮応力（ＣＳ）スパイク、および、３０マイクロメートルより深い損傷に対する強度を提供するための深いＤＯＣ（これは、低い中央張力（ＣＴ）によって支援される）を有する。そのようなプロファイルのいくつかが、図４ＡおよびＢに示されており、それらは、圧縮応力（ＣＳ）（ＭＰａ単位、ｙ軸上）対当該ガラス系物品の表面からの深さ（マイクロメートルにおいて、ｘ軸上）のプロットである。線１はプロファイル１のプロットであり、線２はプロファイル２のプロットであり、線３はプロファイル３のプロットであり、線４はプロファイル４のプロットであり、線５はプロファイル５のプロットである。プロファイル１および３は、曲げ強度および深い損傷抵抗性の両方に対して設計されており、その一方で、プロファイル２は、化学強化されたガラス系基板のための標準的イオン交換プロファイルである。プロファイル２は、５マイクロメートル（μｍまたはミクロン）から２５μｍの深さにおいてより高い圧縮応力を有し、結果として同様の曲げ強度を生じるが、コーティングされていないガラスでは深いキズに対する抵抗性は乏しい（プロファイル５、３、および１の５０マイクロメートルを超えるＤＯＣと比べた場合、約３５マイクロメートルの浅いＤＯＣによる）。図４Ｂに示されるプロファイル４は、表面におけるスパイクおよび深いＤＯＣを有するプロファイル１と、表面から約５マイクロメートルから約２５マイクロメートル、例えば、表面から約１０マイクロメートルから約２０マイクロメートル、例えば、表面から約１５マイクロメートルまで、の（プロファイル１および３と比べて）より高い圧縮応力を有するプロファイル２との組み合わせである。プロファイル３も、プロファイル２より深いＤＯＣを有するが、プロファイル２と同じ（プロファイル１より低い）表面ＣＳも有する。したがって、プロファイル３は、プロファイル１ほど有利ではないかもしれないが、強化されたプロファイルを作製するためにプロファイル２と組み合わせるいくつかの状況において使用することができる。既存のモデルに基づいて、最大破壊歪みは、表面から最初の１０μｍから３０μｍにおいて生じる。したがって、曲げ破壊を考慮する場合、プロファイル１と４との間の差は、プロファイル４が、約５マイクロメートルの深さから約２５マイクロメートルの深さ、例えば、約１０マイクロメートルの深さから約２０マイクロメートルの深さ、例えば、約１５マイクロメートルの深さ、の、増加した圧縮応力を含むことである。すなわち、プロファイル４は、依然として、平滑面落下性能にとって有益である、表面における圧縮応力のスパイクを含むが（プロファイル１と同様に）、ガラス系基板の厚さ内のより深くへの増強された圧縮応力も含む（プロファイル２と同様に）。第一深さまでの当該増強された圧縮応力は、破壊歪みにおける著しい増加を説明する。厚さ（ｔ）が３００マイクロメートル未満の場合、当該第一深さは、０．１・ｔまで、例えば、約０．１・ｔ、約０．０９・ｔ、約０．０８・ｔ、約０．０７・ｔ、約０．０６・ｔ、または約０．０５・ｔ、である。厚さ（ｔ）が３００マイクロメートル以上の場合、当該第一深さは、約１０マイクロメートルから約３０マイクロメートル、例えば、約１０マイクロメートル、約１２マイクロメートル、約１４マイクロメートル、約１５マイクロメートル、約１６マイクロメートル、約１８マイクロメートル、約２０マイクロメートル、約２２マイクロメートル、約２４マイクロメートル約２５マイクロメートル、約２６マイクロメートル、約２８マイクロメートル、または約３０マイクロメートル、または約１２マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約１４マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約１６マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約１８マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約２０マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約２５マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約１２から約２８マイクロメートル、または約１４から約２６マイクロメートル、または約１６から約２４マイクロメートル、または約１８から約２２マイクロメートルである。表面スパイクと第一深さまでのより高い応力との組み合わせは、結果として、平滑面落下の際のように、コーティングが破壊した後のコーティングを含む複合物品の曲げ強度を増加させるためによく適合したプロファイルをもたらす。この領域における当該ＣＳのさらなる増加は、複合材強度維持において有効であろう。さらに、プロファイル４の深いＤＯＣ成分（プロファイル１および３の深いＤＯＣ成分と同様の）は、鋭利な接触または衝撃によるような深い損傷に対する抵抗性を提供し、これは、粗面落下性能の向上につながる。プロファイル４は、異なる濃度および浴温において２つ以上のイオン交換ステップを組み合わせることによって実現することができる。

図４Ａに示されたプロファイル５も、異なる強化メカニズムの組み合わせである。プロファイル５は、イオン交換および焼戻しの強化メカニズムを組み合わせることによって作製することができる。プロファイル５は、表面において、プロファイル４とおよそ同じ最大ＣＳを有するが、プロファイル５は、コーティング／基板界面から最初の５マイクロメートルから２５マイクロメートル、例えば、最初の１０マイクロメートルから２０マイクロメートル、例えば、最初の１５マイクロメートル、においてプロファイル４より高い圧縮応力を有する。したがって、図５のより高い臨界歪みによって証明され、以下において説明されるように、プロファイル５は、結果として、さらに増加された曲げ強度をもたらす。図５において、当該臨界歪み（％単位、ｙ軸上）が、ガラス系物品中へのキズ深さ（マイクロメートル単位、ｘ軸上）に対してプロットされる。したがって、線１ａはプロファイル１のプロットであり、線２ａはプロファイル２のプロットであり、線３ａはプロファイル３のプロットであり、線４ａはプロファイル４のプロットであり、線５ａはプロファイル５のプロットである。

キズ深さの関数として臨界歪みを予測するために、コーティングされたガラス系物品に対して、破砕メカニズムのシミュレーションを実施した。結果としてこれらのプロファイルに対するキズ深さの関数として得られる臨界歪みを図５に示す。全ての場合に対して、曲線は、見掛け上の上昇するＲ曲線の挙動を実証しており、それにより、臨界歪みは、キズ深さと共に増加し、これは、高いコーティング引張応力と、化学強化されたガラス系基板に対するイオン交換圧縮応力との相互作用によって引き起こされた効果である。そのような見掛け上の上昇するＲ曲線挙動は、亀裂が最大臨界歪みを超える深さに達するまで成長するのを、より困難にする。亀裂が基板中へと成長するとき、コーティングの影響は減少し、その一方で、ガラス系基板からの圧縮応力が、臨界歪みに対してより影響する。亀裂は、コーティングにおいて始まり、曲げ負荷および平滑面落下の際にガラス系基板中へと伝播するため、当該最大歪みは、予想される曲げ破壊歪みに対応する。プロファイル２および３（図５の線２ａおよび３ａ）の最大歪みを比較することにより、プロファイル２は、より高い破壊歪みを有すると予想されるが、プロファイル２および３は、図４Ａに示されるように、同じ表面ＣＳを有する。同様に、プロファイル４および２（図５の線４ａおよび２ａ）の最大歪みを比較することにより、プロファイル４は、より高い破壊歪みを有することが予想され、実際に、図４ＡおよびＢから分かるように、プロファイル４は、プロファイル２より高いＣＳを有する。さらに、プロファイル５および４（図５の線５ａおよび４ａ）の最大歪みを比較することにより、図４ＡおよびＢから分かるように、プロファイル５および４は、同じ表面ＣＳを有するにもかかわらず、プロファイル５は、より高い破壊歪みを有することが予想される。その場合、界面における最大応力だけでなく、プロファイルの形状も、（曲げの際のように、平滑面上への落下の際に生じるので）、コーティングされたガラス系物品における強度を制御することになる。これは、強化されたガラス系物品において表面圧縮応力またはＤＯＣを重要視する一般概念と異なる。

図５から分かるように、最大臨界歪みは、プロファイル２、４、および５の最初の約１０マイクロメートルを通って、より深いキズ深さへと移動するため、それは、曲げ強度および平滑面落下性能に影響を及ぼすであろう。１つ以上の実施形態による、曲げ強度および平滑面落下性能を増加させるように設計されるプロファイルは、このエリア、すなわち、当該ガラス系基板表面から約５マイクロメートルの深さから約２５マイクロメートルの深さ、例えば、当該基板表面から約１０マイクロメートルの深さから約２０マイクロメートルの深さ、例えば、当該基板表面から約１５マイクロメートルの深さ、における最大ＣＳを標的にするべきである。表面ＣＳ値におけるスパイクおよび表面から５マイクロメートルから２５マイクロメートルまで（例えば、基板表面から約１０マイクロメートルの深さから約２０マイクロメートルの深さ、例えば、基板表面から約１５マイクロメートルの深さ）のより高いＣＳ値の両方が複合材強度維持を向上させることが示されている。さらに、図４ＡおよびＢに示されるように、界面／界面付近における（コーティングとガラス系基板との間、すなわち、ガラス系基板の表面における）高い圧縮応力は、脆い機能性コーティングを有する強化ガラスの強度低下を最小化することができる。

プロファイル２および４の比較は、高い表面ＣＳの有益性を実証している。より詳細には、プロファイル４は、プロファイル２より高い表面ＣＳを有し、さらに、プロファイル２より高い臨界歪みも有する。したがって、より高い表面ＣＳを有するプロファイル４は、平滑面落下試験の際により良好に機能するであろうし、より良好な曲げ性能を有するであろう。さらに、プロファイル１および３と、プロファイル２、４、および５との対比は、予想される安定した臨界キズサイズ範囲（すなわち、表面から５マイクロメートルから約２５マイクロメートル、例えば、基板表面から約１０の深さから約２０マイクロメートルの深さ、例えば、当該基板表面から約１５マイクロメートルの深さ）における高いＣＳも、向上した曲げ性能に対して、場合により有益であることを実証している。すなわち、プロファイル１は、プロファイル２より高い表面ＣＳを有するが、表面から５マイクロメートルから２５マイクロメートルの範囲においてより低いＣＳを有する。したがって、図５に見られるように、プロファイル１はプロファイル２より高い表面ＣＳを有していたが、プロファイル１は、より低い臨界歪みを有し、１０マイクロメートル未満の深さにおいて最大臨界歪みを有し、その一方で、プロファイル２は、約１０マイクロメートルの深さにおいて最大臨界歪みを有した。プロファイル３は、プロファイル１と同様に、プロファイル２に匹敵する。反面、プロファイル３の場合、表面ＣＳは、プロファイル２と同じであった。ならびに、より高い臨界歪みは、平滑面落下試験の際のように、曲げの際に亀裂が伝播するのを防ぐ、プロファイルのより良好な能力を証明する。

他方において、プロファイル４および５をプロファイル２と比較することにより、高い表面ＣＳは曲げ強度に対して有益であることがわかる。すなわち、プロファイル４および５のそれぞれは、プロファイル２より大きな最大表面ＣＳを有した。さらに、プロファイル４は、５マイクロメートルから２５マイクロメートルの深さにおいてプロファイル２と同様のＣＳを有し、その一方で、プロファイル５は、約５マイクロメートルから約１５マイクロメートルの深さにおいてより大きなＣＳを有した。ならびに、図５に見られるように、プロファイル４および５のそれぞれは、プロファイル２より高い臨界歪みを有し、その一方で、プロファイル５は、プロファイル４より高い臨界歪みを有した。したがって、高い表面ＣＳ、および当該表面から５マイクロメートルから２５マイクロメートルの深さ（例えば、基板表面から約１０マイクロメートルの深さから約２０マイクロメートルの深さ、例えば、当該基板表面から約１５マイクロメートルの深さ）におけるＣＳは両方とも、臨界歪み、したがって、平滑面落下性能、ならびに曲げ性能を向上させる要因である。したがって、より高い臨界歪みは、平滑面落下試験の際のように、曲げの際に亀裂が伝播するのを防ぐ、プロファイルのより良好な能力を証明する。

さらに、プロファイル１、３、４、および５は、プロファイル２より大きなＤＯＣを有し、結果として、鋭い衝撃または接触によって導入されるような深いキズからの損傷に対する抵抗性に対する向上した性能をもたらす。プロファイルのいくつかのセットが提示されており、提示されたプロファイルのさらなる組み合わせは、おそらく、同様の結果を生じるであろう。ならびに、プロファイル選択のためのガイドラインの基本的設定について本明細書において説明する。

多くのコーティング材料、例えば、耐スクラッチ性コーティング、は、ガラスよりはるかに高いヤング率を有する。例えば、多くのコーティングは、７０ＧＰａから２２５ＧＰａのヤング率を有する。そのような高いヤング率値を有するコーティングは、脆く、亀裂を生じやすい。ガラス系基板とのモジュラスの不一致により、破砕メカニズムは、界面に応力強度特異点が存在することを示しており、すなわち、コーティングを通って広がる亀裂は、ガラス系基板内のいくらかの距離を伝播するであろう。亀裂がガラス系基板内へと伝播すると、残留応力が、前のセンテンスにおいて説明したコーティング効果と張り合う。亀裂における累積応力は、亀裂深さの増加に従って増加するため、コーティングからガラス中へ亀裂を伝播させる負荷は増加する。この現象は、試験を中断して実験的に特定されており、コーティングの亀裂は、ガラスにおいて終わっているように見える。したがって、１つ以上の実施形態において、ガラス系基板の表面から第一深さ内の高い残留応力が提供される。厚さ（ｔ）が３００マイクロメートル未満の場合、当該第一深さは、０．１・ｔまで、例えば、約０．１・ｔ、約０．０９・ｔ、約０．０８・ｔ、約０．０７・ｔ、約０．０６・ｔ、または約０．０５・ｔ、である。厚さ（ｔ）が３００マイクロメートル以上の場合、当該第一深さは、約１０マイクロメートルから約３０マイクロメートル、例えば、約１０マイクロメートル、約１２マイクロメートル、約１４マイクロメートル、約１５マイクロメートル、約１６マイクロメートル、約１８マイクロメートル、約２０マイクロメートル、約２２マイクロメートル、約２４マイクロメートル約２５マイクロメートル、約２６マイクロメートル、約２８マイクロメートル、または約３０マイクロメートル、または約１２マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約１４マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約１６マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約１８マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約２０マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約２５マイクロメートルから約３０マイクロメートル、または約１２から約２８マイクロメートル、または約１４から約２６マイクロメートル、または約１６から約２４マイクロメートル、または約１８から約２２マイクロメートルである。亀裂がピーク値（図５の最大歪み）を超えると、亀裂が伝播するために必要な負荷は、現在の負荷より小さいため、それらは、不運にも、さらなる負荷の後に破損するであろう。

強化ガラス基板を有するデバイスが、荒い表面上に落下した場合、鋭い粒子との接触は、圧縮応力のＤＯＣを越えて（例えば、５０マイクロメートル超）広がる損傷を導入し、当該物品は破損するであろう。したがって、当該プロファイルは、鋭い衝撃破壊モードに対する抵抗性を提供するために、深いＤＯＣも有するべきである。

図６は、２つの異なる応力プロファイルに対するコーティングおよび基板の破壊歪みの比較を示している。リングオンリング試験の際の破壊に対する負荷は、いくつかの試料に対して測定した。リングオンリング試験の有限要素シミュレーションを使用して、図６に示されるように、破壊に対する負荷を破壊歪みに変換した。図６において、破壊歪み（パーセントまたは％単位）は、ｘ軸に沿って示された４つの異なる実施例（１、２、３、４）に対して、ｙ軸に沿った値として示されている。これらの実施例のそれぞれに対して、斜線のバーによって表された値は、コーティングの破壊歪みを表しており、ならびに、水平線のバーは、基板の破壊歪みを表している。実施例１および２は同じガラス組成であるが、実施例１は、上記のプロファイル３による応力プロファイルを有しており、その一方で、実施例２は、上記のプロファイル２による応力プロファイルを有した。同様に、実施例３および４はお互いに同じガラス組成であるが（しかし、実施例１および２とは異なる組成）、その一方で、実施例３は、上記のプロファイル３による応力プロファイルを有し、実施例４は、上記のプロファイル２による応力プロファイルを有した。図６は、応力プロファイルが、コーティングされた基板の破壊に影響を及ぼし得ることを実証している。より詳細には、図６は、第一深さ内の応力プロファイルの傾きを比較する場合、より浅い傾きは、急な傾きより良好であることを示している。すなわち、同じ組成を有する実施例１および２を比較する場合、第一深さ内において、応力プロファイル２を有する実施例２は、応力プロファイル３を有する実施例１より浅い傾きを有する直線区間を有し、実施例２は、実施例１よりわずかに高い値を有するが、当該実施例は、歪みに対してほぼ同じコーティング破壊を有しており、ただし、実施例２は、実施例１よりはるかに高い、歪みに対するガラス破壊を有した。同様に、お互いに同じ組成を有するが実施例１および２とは異なる組成を有する実施例３および４を比較する場合、第一深さ内において、応力プロファイル２を有する実施例４は、応力プロファイル３を有する実施例３より浅い傾きを有する直線区間を有し、実施例２は、実施例１よりわずかに高い値を有するが、当該実施例は、歪みに対してほぼ同じコーティング破壊を有しており、ただし実施例４は、実施例３よりはるかに高い、歪みに対するガラス破壊を有した。したがって、平滑面落下に対して、第一深さ内における応力プロファイルを見ると、より浅い傾きは、ガラス系基板に対してより良好な性能をもたらしている。さらに、実施例１および２（それぞれ、同じ組成を有する）を実施例３および４（それぞれ、同じ組成を有するが、実施例１および２とは異なる組成を有する）を比較する場合、異なるガラス組成が使用される場合でさえ、ガラス表面付近のより浅い応力プロファイルの有益性は、当該ガラスにおける増加した破壊歪みの有益性を実現する、すなわち、効果はガラス組成と無関係なことがわかる。

およそ２マイクロメートルの厚さを有する同じ脆い機能性コーティング（８層の耐スクラッチ性コーティング）が、様々なイオン交換ガラス基板上に被着された場合、コーティングされた通常のイオン交換複合材（例えば、図４Ａのプロファイル２による）基板は、深いＤＯＣ（例えば、プロファイル１および３）を有する基板より良好な強度を実証した。イオン交換プロファイル２および３を有するガラス基板の破壊歪みを比較する実験結果を図６に示す。図６は、コーティング破壊が、およそ０．５％から０．６％の歪みにおいて生じ、基板の応力プロファイルと無関係であることを実証している。しかしながら、５から２５マイクロメートルまでの深さにおける（プロファイル３と比較した場合のプロファイル２の）追加のＣＳは、向上したリングオンリング破壊歪みおよびコーティング亀裂の発生後の遅延した基板破砕と、直接的に相関する。

さらなる応力プロファイルが図７に示されており、これは、標準的イオン交換プロファイル（実線６）と、ＣＴＥ不一致積層フュージョンプロセスによって作り出すことができる積層プロファイルを一緒に使用する標準的イオン交換プロファイル（破線７）を示している。当該積層およびイオン交換プロファイルの線形結合（線７）は、実質的に、結果として、積層ＤＯＣの長さにわたりより圧縮になるようにシフトされたイオン交換プロファイルを生じる。図７に示されるように、積層ＤＯＣは、約３５マイクロメートルである。図８に示されるように、当該増加した圧縮応力（組み合わせた積層およびＩＯＸ応力プロファイル、線７）は、結果として、向上した曲げ性能（図８における線７ａ対６ａ）を生じ、これは、およそ１．０％（イオン交換プロファイルのみに対し３０％の向上）まで最大臨界歪みを向上させ、結果として、コーティングされていないイオン交換ガラスの曲げ強度のほとんどを取り戻す（典型的には、１．２％から２．０％の範囲において）。

コーティング厚さおよびコーティング弾性率（ヤング率）の関数としての最大安定亀裂サイズのプロットである図９は、これらのパラメータが曲げ強度にどのように影響を及ぼすかを示している。図９に示されるプロットは、以下の式：
ａ＝７．０８８＋２．１０６＊Ｅ_ｃ＋２．４７４＊ｔ_ｃ−１．０１９＊Ｅ_ｃ ^２＋０．４３４７＊ｔ_ｃ＊Ｅ_ｃ−０．９２３６＊ｔ_ｃ ^２
によって決定され、式中、ａは、ガラス系基板に対する最大安定亀裂サイズであり、Ｅ_ｃは、コーティングモジュラスであり、ｔ_ｃは、コーティング厚さである。当該最大安定亀裂サイズａは、Ｄではないが（図３のように）、圧縮応力（ＣＳ）プロファイル中への深さであり、その深さにわたる、より高いＣＳが、曲げ強度を向上させるであろう。この深さを超えて、さらなるＣＳは、曲げ強度を向上させない傾向にある（モデル化誤差内）。しかしながら、化学強化されたガラス系基板に対するイオン交換プロセスの束縛により、Ｄのポイントは、より高くあり得る。

１つ以上の実施形態により、ガラス系基板の片面における強度の増加または減少は、研磨時リングオンリング（ａｂｒａｄｅｄ ｒｉｎｇ ｏｎ ｒｉｎｇ：ＡＲＯＲ）試験を使用して特定することができる。材料の強度は、破砕が生じるときの応力として定義される。ＡＲＯＲ試験は、平坦なガラス試験体を試験するための表面強度測定であり、「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍｏｎｏｔｏｎｉｃ Ｅｑｕｉｂｉａｘｉａｌ Ｆｌｅｘｕｒａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ ａｔ Ａｍｂｉｅｎｔ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ」と題されたＡＳＴＭ Ｃ１４９９−０９（２０１３）は、本明細書に記載されるＡＲＯＲ試験方法のための基礎としての役割を果たす。なお、ＡＳＴＭ Ｃ１４９９−０９の内容は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。当該ガラス試験体は、リングオンリング試験の前に、「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ Ｇｌａｓｓ ｂｙ Ｆｌｅｘｕｒｅ（Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆ Ｒｕｐｔｕｒｅ）」と題されるＡＳＴＭ Ｃ１５８−０２（２０１２）の、「ａｂｒａｓｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ」と題される付録Ａ２に記載される方法および機器を使用してガラス試料に送達される９０グリットの炭化ケイ素（ＳｉＣ）粒子により磨耗される。なお、ＡＳＴＭ Ｃ１５８−０２の内容、特に付録２の内容は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。

リングオンリング試験の前に、試料の表面欠陥条件を標準化するためおよび／または制御するために、当該ガラス系物品の表面を、ＡＳＴＭ Ｃ１５８−０２の図Ａ２．１に示される機器を使用して、ＡＳＴＭ Ｃｌ５８−０２の付録２に記載されているように研磨する。当該研磨材は、３０４ｋＰａ（４４ｐｓｉ）の空気圧を使用して、１０４キロパスカル（ｋＰａ）（１平方インチあたり１５重量ポンド（ｐｓｉ））の荷重において、当該ガラス系物品の表面４１０ａ上にサンドブラストされる。気流が確立された後、５ｃｍ^３の研磨材を漏斗に流し入れて、当該研磨材の導入後５秒間にわたって当該試料をサンドブラスト処理する。

ＡＲＯＲ試験では、図１０に示されるような少なくとも１つの研磨された表面４１０ａを有するガラス系物品を、異なるサイズの２つのコンセントリックリングの間に位置し、それにより、等二軸曲げ強度（すなわち、材料が、２つのコンセントリックリンクの間での曲げに晒されたときに耐えることができる最大応力）を特定する。当該ＡＲＯＲ構成４００において、研磨されたガラス系物品４１０は、直径Ｄ２を有する支持リング４２０によって支持される。ロードセル（図示されず）によって、直径Ｄ１を有する荷重リング４３０により当該ガラス系物品の表面に力Ｆが適用される。

荷重リングと支持リングの直径比Ｄ１／Ｄ２は、０．２から０．５の範囲であり得る。いくつかの実施形態において、Ｄ１／Ｄ２は０．５である。荷重リング４３０および支持リング４２０は、支持リングの直径Ｄ２の０．５％以内において同心状に揃えられなければならない。試験に使用するロードセルは、選択した範囲内での任意の荷重において±１％以内の正確さでなければならない。試験は、２３±２℃の温度および４０±１０％の相対湿度において実施される。

固定具の設計では、荷重リング４３０の突出面の半径ｒは、ｈ／２≦ｒ≦３ｈ／２の範囲であり、この場合、ｈは、ガラス系物品４１０の厚さである。荷重リング４３０および支持リング４２０は、ＨＲｃ＞４０の硬度の硬化鋼で作製される。ＡＲＯＲ固定具は市販されている。

ＡＲＯＲ試験に対して意図される破壊メカニズムは、荷重リング４３０内の表面４３０ａに由来する、ガラス系物品４１０の破砕を観察することである。この領域、すなわち、荷重リング４３０と支持リング４２０との間、の外側において生じる破壊は、データ分析から省かれる。しかしながら、当該ガラス系物品４１０の薄さおよび高い強度に起因して、当該試験体の厚さｈの１／２を超える大きなたわみが、しばしば観察される。したがって、荷重リング４３０の下に由来する高い割合の破壊を観察することは珍しくない。当該リングの内側および下側の両方での応力の発生（ひずみゲージ分析によって収集される）および各試験体の破壊の始点に関する知見なしに、応力を正確に計算することはできない。したがって、ＡＲＯＲ試験は、測定した応答としての破壊におけるピーク荷重に焦点を合わせる。

ガラス系物品の強度は、表面のキズの存在に依存する。しかしながら、ガラスの強度は統計的性質のものであるため、存在する所定のサイズのキズの可能性は、正確に予測することができない。したがって、得られたデータの統計的表示として、確率分布を使用することができる。

１つ以上の実施形態により説明されるガラス系物品は、様々な最終用途を有することができる。１つ以上の実施形態において、そのようなガラス系物品は、建築用窓ガラス、自動車のフロントガラスおよび窓ガラスを含む。１つ以上の実施形態により、ガラス系物品の両面は、所望の強度および信頼性を有するように設計および適合することができる。同様の考慮は、ビル建設において使用される建築用窓ガラスにも適用される。

本明細書において開示される、コーティングされた強化ガラス系物品は、別の物品、例えば、ディスプレイを有する物品（またはディスプレイ物品）（例えば、消費者向けエレクトロニクス、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、ウェアラブルデバイス（例えば、腕時計）など）、建築物品、輸送物品（例えば、自動車、列車、航空機、船舶など）、電化製品物品、またはいくらかの透明性、耐スクラッチ性、耐摩耗性、またはそれらの組み合わせから恩恵を受け得る任意の物品など、に組み込まれ得る。本明細書において開示される、コーティングされた強化ガラス系物品のいずれかを組み込んだ例示的物品が、図１１Ａおよび１１Ｂに示されている。詳細には、図１１Ａおよび１１Ｂは、前面１１０４、背面１１０６、および側面１１０８を有するハウジング１１０２と、少なくとも部分的に当該ハウジングの内側に配置されるかまたは完全にハウジング内に配置される電子部品（図示されず）であって、少なくともコントローラ、メモリ、および当該ハウジングの前面における、または当該ハウジングの前面に隣接するディスプレイ１１１０を含む電子部品と、当該ディスプレイを覆うように、当該ハウジングの前面上のまたは前面を覆うカバー基板１１１２と、を含む消費者向け電子デバイス１１００を示している。いくつかの実施形態において、当該カバー基板１１１２は、本明細書において開示されるコーティングされた強化ガラス系物品のいずれかを含み得る。いくつかの実施形態において、当該ハウジングの一部分または当該カバーガラスの少なくとも一方は、本明細書において開示されるコーティングされた強化ガラス系物品を含む。

１つ以上の実施形態により、以下のような破面解析を使用することによって、キズサイズを測定することができる。キズサイズは、四点曲げ試験（ＡＳＴＭ Ｃ１１６１：Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｆｌｅｘｕｒａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ ａｔ Ａｍｂｉｅｎｔ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）またはリングオンリング試験（ＡＳＴＭ Ｃ１４９９−１５）を使用して破壊された試料に対して、キズサイズ（元のサイズ）を特定するために、ＡＳＴＭ規格：Ｃ１３２２−１５（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｆｏｒ Ｆｒａｃｔｏｇｒａｐｈｙ ａｎｄ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｒａｃｔｕｒｅ Ｏｒｉｇｉｎｓ ｉｎ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ）を使用することによって、破面解析を使用して特定される。これは、意図された用途における当該ガラスシートに対するキズサイズの分布を確立する。破壊試験に使用した試料が多いほど、試験から得られるキズサイズ分布のデータの信頼性は高い。あるいは、１つ以上の実施形態により、強度試験および破砕力学解析を使用して、キズサイズを特定することができる。いくつかの実施形態において、強度データは、好適な強度試験（エッジ強度に対して四点曲げおよび内部強度に対してリングオンリング）を使用して実現可能なできるだけ多くの試料を使用して得られる。好適な破壊解析モデル（解析的分析または有限要素解析）を使用することにより、強度試験において試料の破壊を生じるキズサイズを推定することができる。これは、特定のキズサイズ、形状、および位置を想定し、したがって、当該アプローチは、破面解析アプローチほど正確ではないが、キズ集団を確証するのがより容易である。

本明細書において使用される場合、用語「ガラス系物品」および「ガラス系基板」は、全体または一部がガラス、ガラス−セラミック、セラミック、またはそれらの組み合わせで作製された任意の物体を包含するように、それらの広義の意味において使用される。ガラス系物品は、ガラス材料と非ガラス材料との積層板、ガラス材料と結晶性材料との積層板、およびガラス−セラミック（非晶相および結晶相を含む）を包含する。「ガラス−セラミック」は、ガラスの制御された結晶化によって製造された材料を包含する。実施形態において、ガラス−セラミックは、約３０％から約９０％の結晶化度を有する。使用され得るガラス−セラミック系の非限定的な例としては、Ｌｉ_２Ｏ×Ａｌ_２Ｏ_３×ｎＳｉＯ_２（すなわち、ＬＡＳ系）、ＭｇＯ×Ａｌ_２Ｏ_３×ｎＳｉＯ_２（すなわち、ＭＡＳ系）、およびＺｎＯ×Ａｌ_２Ｏ_３×ｎＳｉＯ_２（すなわち、ＺＡＳ系）が挙げられる。特に指定されない限り、全ての組成は、モルパーセント（モル％）において表現される。

１つ以上の実施形態によるガラス基板は、ソーダ石灰ガラス、アルカリアルミノケイ酸ガラス、アルカリ含有ホウケイ酸ガラス、およびアルカリアルミノホウケイ酸ガラスから選択することができる。１つ以上の実施形態において、当該基板はガラスであり、当該ガラスは、強化ガラス、例えば、熱強化ガラス、焼戻しガラス、化学強化ガラス（例えば、イオン交換プロセスによって強化されたガラス）、または、高温において形成され、次いで冷却されるときに、より小さいＣＴＥを有するガラスに圧縮応力を付与するように、異なる熱膨張係数（ＣＴＥ）を有するガラスの層によるその積層構造によって強化されたガラスであり得る。したがって、ガラス積層板の表面に圧縮応力を付与するために、クラッドガラス層は、コアガラスより小さいＣＴＥを有するガラスを含む。１つ以上の実施形態において、強化されたガラス系基板は、当該化学的に強化されたガラスの表面から１０μｍ以上の深さまで、または数十マイクロメートルの深さまでの当該化学的に強化されたガラス内に広がるＣＳを有する圧縮応力（ＣＳ）層を有する。１つ以上の実施形態において、当該ガラス系基板は、化学的に強化されたガラス系基板、例えば、コーニング社のＧｏｒｉｌｌａ（登録商標）ガラスなど、である。

用語「実質的に」および「約」は、任意の定量比較、値、測定値、または他の表現に起因し得る不確実性の本質的度合いを表すために、本明細書において用いられ得ることに留意されたい。これらの用語も、検討中の主題の基本機能における変化を結果として生じることなく、定量的表現が、述べられた参考値から変わり得る程度を表すために、本明細書において用いられる。したがって、例えば、「実質的にＭｇＯを含有しない」ガラス系物品は、ＭｇＯが、能動的に加えられないか、または当該ガラス系物品中へとバッチ処理されないが、混入物として非常に少量が存在し得る物品である。本明細書において使用される場合、用語「約」は、量、サイズ、配合、パラメータ、ならびに他の量および特性が、正確でなく、正確であることを必要としないが、所望の場合、許容範囲、換算係数、四捨五入、測定誤差など、ならびに当業者に既知の他の因子、を反映して、概算値であっても、および／またはより大きくても、もしくはより小さくてもよいことを意味する。値または範囲の端点の説明において用語「約」が使用される場合、本開示は、言及された特定の値または端点を含むと理解されるべきである。本明細書における数値または範囲の端点が、「約」を列挙するかどうかにかかわらず、当該数値または範囲の端点は、２つの実施形態：「約」によって修飾されるものと、「約」によって修飾されないもの、を包含することが意図される。範囲の各々の端点は、他方の端点と関連して、及び他方の端点とは独立して、の両方において重要であることがさらに理解される。

本明細書において使用される場合、ＤＯＣは、ガラス系物品内の応力が圧縮応力から引張応力へと変化する深さを意味する。当該ＤＯＣにおいて、応力は、圧縮応力から引張応力へと交差し、結果として、ゼロの応力値を示す。応力に対して当技術分野において通常に使用される慣習によれば、負の応力数値は、典型的には圧縮応力を示し、正の応力数値は、典型的には引張応力を示し、すなわち、圧縮は、典型的には負（＜０）の応力数値として表現され、引張は、典型的には正（＞０）の応力数値として表現される。しかしながら、この説明全体を通して、応力は力であるため、圧縮応力（ＣＳ）および中央張力（ＣＴ）なる用語は、２つのタイプの応力（圧縮および引張）を区別するために使用され、この場合、両方の数値は、正数として与えられ、すなわち、ＣＳおよびＣＴの数値は、正の値として表現される。したがって、負のＣＳ数値は、ある特定の図において示されるように、その場合、引張応力を示す。圧縮応力（ガラスの表面における）は、市販されている計器、例えば、Ｏｒｉｈａｒａ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃｏ．、Ｌｔｄ．（日本）製のＦＳＭ−６０００など、を使用する表面応力計（ＦＳＭ）によって測定する。表面応力測定は、ガラスの複屈折に関連する応力光係数（ＳＯＣ）の正確な測定に依拠する。それに対し、ＳＯＣは、「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｇｌａｓｓ Ｓｔｒｅｓｓ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ」と題されるＡＳＴＭ規格Ｃ７７０−１６に記載の手順Ｃ（ガラスディスク法）に従って測定され、なお、当該文献の内容は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。ＤＯＣは、イオン交換処理に応じて、ＦＳＭまたは散乱光偏光器（ＳＣＡＬＰ）によって測定され得る。ガラス物品中の応力が、ガラス物品中へとカリウムイオンを交換することによって生じる場合、ＦＳＭを使用して、ＤＯＣを測定する。当該応力が、ガラス物品中へとナトリウムイオンを交換することによって生じる場合、ＳＣＡＬＰを使用して、ＤＯＣを測定する。ガラス物品中の応力が、ガラス中へカリウムイオンおよびナトリウムイオンの両方を交換することによって生じる場合、ナトリウムの交換深さはＤＯＣを示し、カリウムイオンの交換深さは、圧縮応力の大きさにおける変化を示す（しかし、圧縮から引張への応力の変化ではない）と考えられるため、ＤＯＣは、ＳＣＡＬＰによって測定され、そのようなガラス物品におけるカリウムイオンの交換深さは、ＦＳＭによって測定される。

本明細書において使用される場合、用語「化学深さ」、「層の化学深さ」、および「化学層深さ」は、相互互換的に使用され得、ならびに金属酸化物またはアルカリ金属酸化物のイオン（例えば、金属イオンまたはアルカリ金属イオン）が当該ガラス系物品中へと拡散する深さ、およびそのイオンの濃度が、電子プローブマイクロ分析法（ＥＰＭＡ）またはグロー放電発光分光分析法（ＧＤ−ＯＥＳ）によって測定した場合の最小値に達する深さを意味する。特に、Ｎａ_２Ｏ拡散またはＮａ^＋イオンの深さを評価するために、ＥＰＭＡおよび表面応力計を使用して濃度が特定され得る（より詳細には下記において説明される）。

強化されたガラス系基板では、ガラスの表面に圧縮応力（ＣＳ）が存在し、ガラスの中央に張力（中央張力、またはＣＴ）が存在するような、応力プロファイルが存在する。１つ以上の実施形態により、当該ガラス系基板または物品は、熱的に強化、化学的に強化、熱的および化学的の組み合わせにおいて強化することができ、および／または異なるＣＴＥを有するガラスの層を含ませて、また処理することによって強化することができ、それにより比較的高いＣＴＥガラスがコアとして使用され、当該物品は、クラッドガラスに圧縮応力を誘起するように熱処理される。本明細書において使用される場合、「熱的に強化された」は、基板の強度を向上させるために熱処理された基板を意味し、「熱的に強化された」は、焼戻しされた基板および熱強化された基板、例えば、焼戻しガラスおよび熱強化ガラスを包含する。焼戻しガラスは、加速冷却法を伴い、これは、ガラスにおいてより高い表面圧縮および／または端部圧縮を生じる。表面圧縮の程度に影響を及ぼす因子としては、空気急冷温度（ａｉｒ−ｑｕｅｎｃｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）、体積、および６８，９５０ｋＰａ（１０，０００ｐｓｉ）以上の表面圧縮を生じる他の可変因子が挙げられる。焼戻しガラスは、典型的には、アニール処理ガラスまたは未処理ガラスの４倍から５倍の強さを有する。熱強化ガラスは、焼戻しガラスよりゆっくりと冷却することによって製造され、それにより、結果として、表面においてより低い圧縮強度を生じ、ならびに熱強化ガラスは、アニール処理ガラスまたは未処理ガラスのおよそ２倍の強さを有する。

当該強化されたガラス系基板は、様々な異なるプロセスを使用して提供され得る。例えば、例示的ガラス系基板を成形する方法としては、フロートガラス法、圧延法、およびダウンドロー法、例えば、フュージョンドロー法およびスロットドロー法など、が挙げられる。フロートガラス法によって調製されるガラス系基板は、滑らかな表面によって特徴付けられ得、また均一な厚さは、溶融ガラスを溶融金属、典型的にはスズ、の床の上に流すことによって作製される。例示的プロセスにおいて、溶融スズ床の表面上に供給される溶融ガラスは、浮遊ガラスリボンを形成する。当該ガラスリボンは、スズ浴に沿って流れる際に、スズからローラー上へと持ち上げることができる固体ガラス系基板へと固化するまで温度は徐々に下がる。当該浴から持ち上げられると、当該ガラス系基板はさらに冷却され得て、内部応力を減らすためにアニール処理され得る。

ダウンドロー法では、比較的無傷なままの表面を有する、均一な厚さのガラス系基板が製造される。当該ガラス系基板の平均曲げ強度は、表面のキズの量およびサイズによって管理されるため、最小限しか接触していない無傷なままの表面は、より高い初期強度を有する。次いでこの高強度ガラス系基板がさらに（例えば、化学的に）強化されると、結果として得られる強度は、粗研磨および艶だし研磨された表面を有するガラス系基板より高くなり得る。ダウンドローされたガラス系基板は、２ｍｍ未満、例えば約１．５ｍｍ、または約１ｍｍ、または約７５０マイクロメートル、または約５００マイクロメートル、または約４００マイクロメートル、または約３００マイクロメートル、または約２００マイクロメートル、または約１５０マイクロメートル、または約１２５マイクロメートル、または約１００マイクロメートル、または約７５マイクロメートル、または約５０マイクロメートル、または約２５マイクロメートルの厚さに板引きされ得る。さらに、ダウンドローされたガラス系基板は、コスト高な研削および艶だし研磨を行うことなく最終用途において使用することができる、非常に平坦で滑らかな表面を有する。

フュージョンドロー法は、例えば、溶融したガラス原材料を受け入れるための経路を有するドロータンクを使用する。当該経路は、当該その両側に、経路の長さに沿って上部が開放された堰を有している。当該経路が溶融材料で満たされると、溶融ガラスは堰からオーバーフローする。重力により、当該溶融ガラスは、２つの流動するガラスフィルムとして、ドロータンクの外側表面を下方へと流れる。当該ドロータンクのこれらの外側表面は、下方へとそして内部方向へと延びており、そのため、当該ドロータンクの外側表面は、ドロータンクの下方の端部において合流する。当該２つの流動するガラスフィルムがこの端部において合わさることにより、融合して単一の流動するガラス系基板を形成する。フュージョンドロー法は、経路を越えて流れる２つのガラスフィルムが一緒に融合するため、結果として生じるガラス系基板のどちらの外側表面も、当該設備のいかなる部品にも接触していないという利点を提供する。したがって、フュージョンドローによるガラス系基板の表面特性は、そのような接触による影響を受けない。

スロットドロー法は、フュージョンドロー法とは異なっている。スロットドロー法では、溶融原材料ガラスが、ドロータンクへと提供される。ドロータンクの底には、スロットの長さに広がるノズルを備えた開口スロットがある。溶融ガラスは、当該スロット／ノズルを通って流れ、連続基板として下方のアニール処理領域へと引かれる。

いくつかの実施形態において、当該ガラス系基板のために使用される組成物は、０から２モル％の、Ｎａ_２ＳＯ_４、ＮａＣｌ、ＮａＦ、ＮａＢｒ、Ｋ_２ＳＯ_４、ＫＣｌ、ＫＦ、ＫＢｒ、およびＳｎＯ_２を含む群から選択される少なくとも１種の清澄剤と共にバッチ処理され得る。

ガラス系基板は、形成されると、脆いコーティングでコーティングされた強化された基板を提供するために強化して、強化されたガラス系基板を形成し得る。ガラス−セラミック基板も、ガラス系基板と同じ方法で強化され得る。本明細書において使用される場合、用語「強化された基板」は、例えば、当該ガラス系基板またはガラス基板の表面におけるより小さいイオンに対するより大きいイオンのイオン交換によって化学的に強化されているガラス系基板またはガラス基板を意味し得る。しかしながら、上記において説明したように、当技術分野において既知の熱強化法、例えば、焼戻しまたは熱強化など、も、強化されたガラス基板を形成するために利用され得る。さらに、ガラス系基板は、ガラス積層板、すなわち、それぞれが異なるＣＴＥを有するクラッドガラスおよびコアガラス、として形成してもよく、ガラスのＣＴＥにおける差によってクラッドガラスに圧縮応力を誘起させるために熱処理される。いくつかの実施形態において、当該基板は、化学強化法、熱強化法、およびガラス積層板形成法の組み合わせを使用して強化され得る。

当該基板において使用することができるガラスの例は、アルカリアルミノケイ酸ガラス組成物またはアルカリアルミノホウケイ酸ガラス組成物を含み得るが、他のガラス組成物も想到される。そのようなガラス組成物は、イオン交換可能として特徴付けることができる。本明細書において使用される場合、「イオン交換可能」は、当該組成物を含む基板が、当該基板の表面または表面付近に存在するカチオンを、より大きいサイズまたはより小さいサイズの同じ結合価のカチオンと交換することができるということを意味する。例示的ガラス組成物の１つは、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、およびＮａ_２Ｏを含み、この場合、（ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３）≧６６モル％およびＮａ_２Ｏ≧９モル％である。いくつかの実施形態において、好適なガラス組成物は、さらに、Ｋ_２Ｏ、ＭｇＯ、およびＣａＯのうちの少なくとも１つを含む。いくつかの実施形態において、当該基板に使用されるガラス組成物は、６１から７５モル％のＳｉＯ_２、７から１５モル％のＡｌ_２Ｏ_３、０から１２モル％のＢ_２Ｏ_３、９から２１モル％のＮａ_２Ｏ、０から４モル％のＫ_２Ｏ、０から７モル％のＭｇＯ、および０から３モル％のＣａＯを含み得る。

当該基板にとって好適なさらなる例示的ガラス組成物は、６０から７０モル％のＳｉＯ_２、６から１４モル％のＡｌ_２Ｏ_３、０から１５モル％のＢ_２Ｏ_３、０から１５モル％のＬｉ_２Ｏ、０から２０モル％のＮａ_２Ｏ、０から１０モル％のＫ_２Ｏ、０から８モル％のＭｇＯ、０から１０モル％のＣａＯ、０から５モル％のＺｒＯ_２、０から１モル％のＳｎＯ_２、０から１モル％のＣｅＯ_２、５０ｐｐｍ未満のＡｓ_２Ｏ_３、および５０ｐｐｍ未満のＳｂ_２Ｏ_３を含み、この場合、１２モル％≦（Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）≦２０モル％および０モル％≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ）≦１０モル％である。

当該基板にとって好適なさらなる例示的ガラス組成物は、６３．５から６６．５モル％のＳｉＯ_２、８から１２モル％のＡｌ_２Ｏ_３、０から３モル％のＢ_２Ｏ_３、０から５モル％のＬｉ_２Ｏ、８から１８モル％のＮａ_２Ｏ、０から５モル％のＫ_２Ｏ、１から７モル％のＭｇＯ、０から２．５モル％のＣａＯ、０から３モル％のＺｒＯ_２、０．０５から０．２５モル％のＳｎＯ_２、０．０５から０．５モル％のＣｅＯ_２、５０ｐｐｍ未満のＡｓ_２Ｏ_３、および５０ｐｐｍ未満のＳｂ_２Ｏ_３を含み、この場合、１４モル％≦（Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）≦１８モル％および２モル％≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ）≦７モル％である。

いくつかの実施形態において、当該基板にとって好適なアルカリアルミノケイ酸ガラス組成物は、アルミナ、少なくとも１種のアルカリ金属、および、いくつかの実施形態では５０モル％を超えるＳｉＯ_２、他の実施形態では５８モル％以上のＳｉＯ_２、さらなる他の実施形態では６０モル％以上のＳｉＯ_２、を含み、この場合、比率（（Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３）／Σ改質剤）＞１であり、ここで、当該比率において、成分はモル％で表され、改質剤はアルカリ金属酸化物である。このガラス組成物は、特定の実施形態において、５８から７２モル％のＳｉＯ_２、９から１７モル％のＡｌ_２Ｏ_３、２から１２モル％のＢ_２Ｏ_３、８から１６モル％のＮａ_２Ｏ、および０から４モル％のＫ_２Ｏを含み、この場合、比率（（Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３）／Σ改質剤）＞１である。

さらなる他の実施形態において、当該基板は、６４モル％から６８モル％のＳｉＯ_２、１２モル％から１６モル％のＮａ_２Ｏ、８モル％から１２モル％のＡｌ_２Ｏ_３、０モル％から３モル％のＢ_２Ｏ_３、２モル％から５モル％のＫ_２Ｏ、４モル％から６モル％のＭｇＯ、および０モル％から５モル％のＣａＯを含むアルカリアルミノケイ酸ガラス組成物を含み得、この場合、６６モル％≦ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３＋ＣａＯ≦６９モル％、Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｂ_２Ｏ_３＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＞１０モル％、５モル％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ≦８モル％、（Ｎａ_２Ｏ＋Ｂ_２Ｏ_３）−Ａｌ_２Ｏ_３≦２モル％、２モル％≦Ｎａ_２Ｏ−Ａｌ_２Ｏ_３≦６モル％、および４モル％≦（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）−Ａｌ_２Ｏ_３≦１０モル％である。

いくつかの実施形態において、当該基板は、２モル％以上のＡｌ_２Ｏ_３および／またはＺｒＯ_２あるいは４モル％以上のＡｌ_２Ｏ_３および／またはＺｒＯ_２を含むアルカリアルミノケイ酸ガラス組成物を含み得る。

本明細書において説明される強化された基板は、イオン交換プロセスによって化学的に強化され得る。当該イオン交換プロセスでは、典型的には、所定の期間における溶融塩浴へのガラスまたはガラス−セラミック基板の浸漬によって、当該ガラスまたはガラス−セラミック基板の表面または表面付近のイオンが、当該塩浴からのより大きい金属イオンと交換される。いくつかの実施形態において、溶融塩浴の温度は、４００から４３０℃であり、浸漬時間は４時間から１２時間である。ガラスまたはガラス−セラミック基板中へのより大きいイオンの組み込みは、当該基板の表面領域付近あるいは当該基板表面の領域および当該基板表面に隣接する領域に圧縮応力を発生させることにより、当該基板を強化する。当該圧縮応力とバランスを取るように、対応する引張応力が、当該基板の中央領域内に、あるいは当該基板の表面からある距離において誘起される。この強化プロセスを利用するガラスまたはガラス−セラミック基板は、化学強化またはイオン交換ガラスまたはガラス−セラミック基板として、より詳細に説明され得る。

一実施形態において、強化されたガラスまたはガラス−セラミック基板中のナトリウムイオンは、溶融浴、例えば、硝酸カリウム塩浴など、からのカリウムイオンで置き換えられるが、より大きい原子半径を有する他のアルカリ金属イオン、例えば、ルビジウムまたはセシウムなど、も、当該ガラス中のより小さいアルカリ金属イオンと置き換えることができる。特定の実施形態により、当該ガラスまたはガラス−セラミック中のより小さいアルカリ金属イオンは、抗菌効果を提供するために、Ａｇ＋イオンによって置き換えられ得る。同様に、他のアルカリ金属塩、例えば、これらに限定されるわけではないが、硫酸塩、リン酸塩、ハロゲン化物など、も、当該イオン交換プロセスにおいて使用することができる。

１つ以上の実施形態において、当該ガラス系基板は、７５０ＭＰａ以上、例えば、８００ＭＰａ以上、８５０ＭＰａ以上、９００ＭＰａ以上、９５０ＭＰａ以上、１０００ＭＰａ以上、１１５０ＭＰａ以上、または１２００ＭＰａ、の表面圧縮応力を有することができる。

ガラス組成物の例は、上記において提供される。特定の実施形態において、米国特許第９，１５６，７２４号明細書（「’７２４特許」）において開示されるガラス組成物が、ガラス基板を形成するために使用され得る。当該’７２４特許は、鋭い衝撃による損傷に対して抵抗性を有し、迅速なイオン交換が可能な、アルカリアルミノケイ酸ガラスを開示している。そのようなアルカリアルミノケイ酸ガラスの例は、４モル％以上のＰ_２Ｏ_５を含み、イオン交換される場合、３ｋｇｆ（約２９Ｎ）以上、４ｋｇｆ（約３９Ｎ）以上、５ｋｇｆ（約４９Ｎ）以上、６ｋｇｆ（約５９Ｎ）以上、または７ｋｇｆ（約６９Ｎ）以上のビッカース亀裂伝播閾値を有する。１つ以上の特定の実施形態において、第一強化基板は、４モル％以上のＰ_２Ｏ_５および０モル％から４モル％のＢ_２Ｏ_３を含むアルカリアルミノケイ酸ガラスを含み、この場合、当該アルカリアルミノケイ酸ガラスは、Ｌｉ_２Ｏを実質的に含有せず、この場合、１．３＜［Ｐ_２Ｏ_５＋Ｒ_２Ｏ／Ｍ_２Ｏ_３］≦２．３であり、ここで、Ｍ_２Ｏ_３＝Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３であり、ならびにＲ_２Ｏは、当該アルカリアルミノケイ酸ガラス中に存在する一価のカチオン酸化物の合計である。特定の実施形態において、そのようなアルカリアルミノケイ酸ガラスは、１モル％未満のＫ_２Ｏ、例えば、０モル％のＫ_２Ｏを含む。特定の実施形態において、そのようなアルカリアルミノケイ酸ガラスは、１モル％未満のＢ_２Ｏ_３、例えば、０モル％のＢ_２Ｏ_３を含む。特定の実施形態において、そのようなアルカリアルミノケイ酸ガラスは、１０μｍ以上のＤＯＣへとイオン交換され、当該アルカリアルミノケイ酸ガラスは、当該ガラスの表面から当該ＤＯＣまで広がる圧縮層を有し、この場合、当該圧縮層は、３００ＭＰａ以上の圧縮応力を含む。特定の実施形態において、そのようなアルカリアルミノケイ酸ガラスは、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｒｂ_２Ｏ、Ｃｓ_２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、およびＺｎＯからなる群より選択される一価および二価のカチオン酸化物を含む。非常に特定の実施形態において、そのようなアルカリアルミノケイ酸ガラスは、４０モル％から７０モル％のＳｉＯ_２、１１モル％から２５モル％のＡｌ_２Ｏ_３、４モル％から１５モル％のＰ_２Ｏ_５、および１３モル％から２５モル％のＮａ_２Ｏを含む。すぐ上において説明されたガラス組成物から作製されたガラス基板は、本明細書において説明され権利請求されるプロファイルを提供するためにイオン交換することができる。

１つ以上の実施形態において、米国特許出願公開第２０１５／０２３９７７５号明細書に記載のガラス組成物は、本明細書において説明されるようなコーティングされたガラス系物品を提供するためにコーティングすることができるガラス基板を製造するために利用され得る。米国特許出願公開第２０１５／０２３９７７５号明細書には、２つの直線状の部分：表面から比較的浅い深さまで広がる、急な傾きを有する第一部分と、当該浅い深さからＤＯＣまで広がる、深いＤＯＣを達成するためにより浅い傾きを有する第二部分と、を含む圧縮応力プロファイルを有するガラス物品について記載されている。

イオン交換プロセスは、典型的には、ガラス系物品を、当該ガラス物品中のより小さいイオンと交換されるより大きなイオンを含有する溶融塩浴に浸漬することによって実施される。これらに限定されるわけではないが、浴の組成および温度、浸漬時間、塩浴（または複数の塩浴）中へのガラスの浸漬の回数、複数の塩浴の使用、アニール処理および洗浄工程などの追加の工程、を含む、イオン交換プロセスのためのパラメータは、概して、ガラスの組成および所望のＤＯＣおよび強化作業により結果として得られるガラスの圧縮応力、によって決定されることは、当業者によって理解されるであろう。一例として、アルカリ金属含有ガラスのイオン交換は、塩、例えば、これらに限定されるわけではないが、より大きなアルカリ金属イオンの硝酸塩、硫酸塩、および塩化物など、を含有する少なくとも１つの溶融浴への浸漬によって達成され得る。溶融塩浴の温度は、典型的には、３８０℃から４５０℃であり、その一方で、浸漬時間は、１５分間から４０時間の範囲である。ただし、上記において説明したものとは異なる温度および浸漬時間も使用することができる。

さらに、ガラスが複数のイオン交換浴に浸漬されるイオン交換プロセスであって、浸漬と浸漬の間に洗浄工程および／またはアニール処理工程を伴う、イオン交換プロセスの非限定的な例は、「Ｇｌａｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ Ｓｕｒｆａｃｅ ｆｏｒ Ｃｏｎｓｕｍｅｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」の名称においてＤｏｕｇｌａｓ Ｃ． Ａｌｌａｎらによって２０１３年１０月２２日に出願され、異なる濃度の塩浴での複数回の連続するイオン交換処理における浸漬によってガラスを強化する、２００８年７月１１日に出願された米国特許仮出願第６１／０７９，９９５号からの優先権を主張する、米国特許第８，５６１，４２９号明細書；ならびに、「Ｄｕａｌ Ｓｔａｇｅ Ｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ ｆｏｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｏｆ Ｇｌａｓｓ」の名称により２０１２年１１月２０日に発行され、溶出イオンによって希釈される第一浴におけるイオン交換と、後続の、第一浴より低い濃度の溶出イオンを有する第二浴での浸漬によるイオン交換とによってガラスが強化される、２００８年７月２９日に出願された米国特許仮出願第６１／０８４，３９８号からの優先権を主張する、Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ Ｍ． Ｌｅｅらによる、米国特許第８，３１２，７３９号明細書に記載されている。米国特許第８，５６１，４２９号および同第８，３１２，７３９号の各明細書の内容は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。

圧縮応力は、ガラス系物品を化学強化すること、例えば、上記において本明細書で説明したイオン交換プロセスなど、によって作り出され、当該イオン交換プロセスでは、ガラス系物品の外側領域における複数の第一金属イオンが複数の第二金属イオンで交換され、その結果として、外側領域が当該複数の第二金属イオンを含む。各第一金属イオンは第一イオン半径を有し、各第二アルカリ金属イオンは第二イオン半径を有する。当該第二イオン半径は当該第一イオン半径より大きく、当該外側領域におけるより大きな第二アルカリ金属イオンの存在が、当該外側領域に圧縮応力を作り出す。

第一金属イオンおよび第二金属イオンのうちの少なくとも一方は、アルカリ金属のイオンである。当該第一イオンは、リチウム、ナトリウム、カリウム、およびルビジウムのイオンであり得る。当該第二金属イオンは、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、およびセシウムのうちの１つのイオンであり得、ただし、当該第二アルカリ金属イオンは、第一アルカリ金属イオンのイオン半径より大きいイオン半径を有する。

当該ガラスは、図３に示される圧縮応力プロファイルを生成させるために、二段階または二重イオン交換法において強化される。当該プロセスの第一ステップにおいて、当該ガラスは、上記において説明した第一溶融塩浴においてイオン交換される。第一イオン交換の完了後、当該ガラスは、第二イオン交換浴に浸漬される。当該第二イオン交換浴は、第一浴とは異なっており、すなわち、第一浴とは別々であり、いくつかの実施形態において、第一浴と異なる組成を有する。いくつかの実施形態において、当該第二イオン交換浴は、より大きいアルカリ金属カチオンの塩のみを収容するが、いくつかの実施形態では、少量のより小さいアルカリ金属カチオン（例えば、≦２重量％、≦３重量％）が当該浴に存在していてもよい。さらに、第二イオン交換ステップの浸漬時間および温度は、第一イオン交換ステップとは異なっていてもよい。いくつかの実施形態において、第二イオン交換ステップは、３５０℃以上の温度において実施され、他の実施形態では、３８０℃から４５０℃の温度において実施される。第二イオン交換ステップの持続時間は、浅い線部分ＡＢの所望の深さＤを達成するのに十分であり、いくつかの実施形態において、３０分以下であり得る。他の実施形態において、第二イオン交換ステップの持続時間は、１５分以下であり、いくつかの実施形態では、１０分から６０分の範囲である。

当該第二イオン交換浴は、第一イオン交換浴と異なっており、というのも、第二イオン交換ステップは、当該アルカリアルミノケイ酸ガラス系物品に、第一イオン交換ステップにおいて提供されるのとは異なる濃度の当該より大きなカチオンを、または、いくつかの実施形態では、全く異なるカチオンを、提供することを目的としているためである。１つ以上の実施形態において、当該第二イオン交換浴は、９５重量％以上のカリウム組成物を含み得、これは、アルカリアルミノケイ酸ガラス系物品にカリウムイオンを提供する。いくつかの実施形態において、当該第二イオン交換浴は、９８重量％から９９．５重量％のカリウム組成物を含み得る。当該第二イオン交換浴が少なくとも１種のカリウム塩を含むことは可能であるが、当該第二イオン交換浴は、さらなる実施形態において、０から５重量％、または０．５から２．５重量％の少なくとも１種のナトリウム塩、例えば、ＮａＮＯ_３など、を含んでもよい。いくつかの実施形態において、当該カリウム塩は、ＫＮＯ_３である。さらなる実施形態において、第二イオン交換ステップの温度は、３８０℃以上、例えば、４５０℃まで、であり得る。いくつかの実施形態において、ガラス基板は、第一プロセスにおいて、５２重量％のＮａＮＯ_３および４８重量％のＫＮＯ_３を含む溶融塩浴において、４４０℃で１０時間においてイオン交換され得る。次いで、１重量％のＮａＮＯ_３および９９重量％のＫＮＯ_３を含む溶融塩浴において、３９０℃で３０分間以上において第二イオン交換が実施され得る。本明細書において説明される応力プロファイルを実現するために、第二ステップにおいてより長いイオン交換時間を使用してもよい。当該第二イオン交換は、１時間以上、例えば、２時間、３時間、４時間、またはそれ以上において実施され得る。

イオン交換プロセスの別の特定の実施例は、４５重量％のＮａＮＯ_３および５５重量％のＫＮＯ_３を含む溶融塩浴中での、４５０℃で８．５時間における第一イオン交換と、その後の、１重量％のＮａＮＯ_３および９９重量％のＫＮＯ_３を含む溶融塩浴中での、３９０℃で３０分間以上における第二イオン交換とを含む。本明細書において説明される応力プロファイルを実現するために、第二ステップにおいてより長いイオン交換時間を使用してもよい。当該第二イオン交換は、１時間以上、例えば、２時間、３時間、４時間、またはそれ以上において実施され得る。

イオン交換プロセスのさらなる別の特定の実施例は、３７重量％のＮａＮＯ_３および６３重量％のＫＮＯ_３を含む溶融塩浴中での、４４０℃で８．８時間における第一イオン交換と、その後の、１重量％のＮａＮＯ_３および９９重量％のＫＮＯ_３を含む溶融塩浴での、３１９℃で３０分間を超える第二イオン交換とを含む。本明細書において説明される応力プロファイルを実現するために、第二ステップにおいてより長いイオン交換時間を使用してもよい。当該第二イオン交換は、１時間以上、例えば、２時間、３時間、４時間、またはそれ以上において実施され得る。

イオン交換プロセスのさらなる別の特定の実施例は、３７重量％のＮａＮＯ_３および６３重量％のＫＮＯ_３を含む溶融塩浴中での、４４０℃で１１時間における第一イオン交換と、その後の、１重量％のＮａＮＯ_３および９９重量％のＫＮＯ_３を含む溶融塩浴中での、３９０℃で３０分間以上における第二イオン交換とを含む。本明細書において説明される応力プロファイルを実現するために、第二ステップにおいてより長いイオン交換時間を使用してもよい。当該第二イオン交換は、１時間以上、例えば、２時間、３時間、４時間、またはそれ以上において実施され得る。

本明細書において説明される当該所望のプロファイルを提供するために、他のイオン交換プロセスを使用することができる。

コーティングの実施例は上記において提供される。コーティングの特定の実施例は、耐スクラッチ性コーティングである。当該耐スクラッチ性コーティングは、バーコビッチ圧子硬度試験（Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ Ｈａｒｄｎｅｓｓ Ｔｅｓｔ）によって測定した場合、８ＧＰａ以上の硬度を示し得る。いくつかの実施形態の耐スクラッチ性コーティングは、１．７以上の屈折率を示し得る。当該耐スクラッチ性コーティングは、ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＡｌＯ_ｘＮ_ｙ、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｓｉ_ｘＣ_ｙ、Ｓｉ_ｘＯ_ｙＣ_ｚ、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_ｘＮ_ｙ、ダイヤモンド、ダイヤモンド様炭素、およびＳｉ_ｕＡｌ_ｖＯ_ｘＮ_ｙの１つ以上を含み得る。

１つ以上の実施形態において、当該耐スクラッチ性コーティング１４０は、バーコビッチ圧子硬度試験によって測定した場合（耐スクラッチ性コーティングの主要面から測定）、５ＧＰａから３０ＧＰａの範囲の硬度を示す。１つ以上の実施形態において、当該耐スクラッチ性コーティング１４０は、６ＧＰａから３０ＧＰａ、７ＧＰａから３０ＧＰａ、８ＧＰａから３０ＧＰａ、９ＧＰａから３０ＧＰａ、１０ＧＰａから３０ＧＰａ、１２ＧＰａから３０ＧＰａ、５ＧＰａから２８ＧＰａ、５ＧＰａから２６ＧＰａ、５ＧＰａから２４ＧＰａ、５ＧＰａから２２ＧＰａ、５ＧＰａから２０ＧＰａ、１２ＧＰａから２５ＧＰａ、１５ＧＰａから２５ＧＰａ、１６ＧＰａから２４ＧＰａ、１８ＧＰａから２２ＧＰａの範囲、ならびにそれらの間の全ての範囲および部分範囲の硬度を示す。１つ以上の実施形態において、当該耐スクラッチ性コーティング１４０は、１５ＧＰａを超える、２０ＧＰａを超える、または２５ＧＰａを超える硬度を示し得る。１つ以上の実施形態において、当該耐スクラッチ性コーティングは、１５ＧＰａから１５０ＧＰａ、１５ＧＰａから１００ＧＰａ、または１８ＧＰａから１００ＧＰａの範囲の硬度を示す。これらの硬度値は、５０ｎｍ以上、または１００ｎｍ以上（例えば、１００ｎｍから３００ｎｍ、１００ｎｍから４００ｎｍ、１００ｎｍから５００ｎｍ、１００ｎｍから００ｎｍ、２００ｎｍから３００ｎｍ、２００ｎｍから４００ｎｍ、２００ｎｍから５００ｎｍ、または２００ｎｍから６００ｎｍの範囲）の圧入深さにおいて示され得る。

当該耐スクラッチ性コーティング１４０の物理的厚さは、１．０μｍから３μｍの範囲であり得る。いくつかの実施形態において、当該耐スクラッチ性コーティング１４０の物理的厚さは、１．５μｍから３μｍ、１．５μｍから２．８μｍ、１．５μｍから２．６μｍ、１．５μｍから２．４μｍ、１．５μｍから２．２μｍ、１．５μｍから２μｍ、１．６μｍから３μｍ、１．７μｍから３μｍ、１．８μｍから３μｍ、１．９μｍから３μｍ、２μｍから３μｍ、２．１μｍから３μｍ、２．２μｍから３μｍ、２．３μｍから３μｍの範囲、ならびにそれらの間の全ての範囲および部分範囲であり得る。いくつかの実施形態において、当該耐スクラッチ性コーティング１４０の物理的厚さは、０．１μｍから２．５μｍ、または０．１μｍから１．５μｍ、または０．１μｍから１．０μｍ、または０．２μｍから３．０μｍ、または０．２μｍから２．５μｍ、または０．２μｍから２．０μｍ、または０．２μｍから１．５μｍ、または０．２μｍから１．０μｍの範囲であり得る。

１つ以上の実施形態において、当該耐スクラッチ性コーティング１４０は、１．６以上の屈折率を有する。場合によって、当該耐スクラッチ性コーティング１４０の屈折率は、１．６５以上、１．７以上、１．８以上、１．９以上、２以上、または２．１以上（例えば、１．８から２．１または１．９から２．０の範囲）である。当該耐スクラッチ性コーティングは、基板１１０の屈折率より大きい屈折率を有し得る。特定の実施形態において、当該耐スクラッチ性コーティングは、５５０ｎｍの波長において測定した場合、基板の屈折率より０．０５屈折率単位大きい、または０．２屈折率単位大きい屈折率を有する。

本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、本開示に様々な変更および変形を行うことができることは、当業者に明らかであろう。したがって、添付の特許請求の範囲およびその同等物の範囲内に含まれる限り、本開示がそのような修正および変更を網羅することが意図される。実施例に対して、当該概念は、以下の実施形態に従って組み合わせられ得る。

実施形態１． 基板ヤング率値ならびに、０．１ミリメートルから３ミリメートルの範囲の基板厚さ（ｔ）を形成する、第一表面および当該第一表面に対向する第二表面を有するガラス系基板と、
当該ガラス系基板の当該第一表面および当該第二表面の少なくとも一方の上のコーティングであって、当該基板ヤング率値以上のコーティングヤング率値を有し、８０ナノメートルから１０マイクロメートルのコーティング厚さ（ｔ_ｃ）を有するコーティングと、
を含む、コーティングされたガラス系物品であって、
当該ガラス系基板が圧縮領域を含み、当該圧縮応力領域が、当該ガラス系物品の表面において７５０ＭＰａから１２００ＭＰａまでの圧縮応力（ＣＳ）を有し、当該ＣＳが、圧縮深さ（ＤＯＣ）においてゼロまで減少し、当該圧縮領域が、第一部分および第二部分を含む応力プロファイルを有し、当該第一部分は、第一表面から第一深さまで広がり、当該第二部分は、当該第一深さからＤＯＣまで広がり、当該第一部分におけるポイントが、−１５ＭＰａ／マイクロメートル未満かつ−６０ＭＰａ／マイクロメートル超の傾きを有する直線区間を含み、当該第二部分におけるポイントが、−１ＭＰａ／マイクロメートル以下かつ−１２ＭＰａ／マイクロメートル超の傾きを有する直線区間を含み、当該厚さ（ｔ）が３００マイクロメートル未満の場合、当該第一深さは０．１・ｔまでであり、当該厚さ（ｔ）が３００マイクロメートル以上の場合、当該第一深さは約１０マイクロメートルから約３０マイクロメートルである、
コーティングされたガラス系物品。

実施形態２．上記基板厚さ（ｔ）が、０．２ミリメートルから２ミリメートルである、実施形態１に記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態３．上記基板厚さ（ｔ）が、０．３ミリメートルから１ミリメートルである、実施形態１に記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態４．上記コーティング厚さ（ｔ_ｃ）が、１マイクロメートルから１０マイクロメートルである、実施形態１から３のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態５．上記圧縮領域が、上記表面において８００ＭＰａから１１５０ＭＰａの圧縮応力ＣＳを含む、実施形態１から４のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態６．上記第一部分におけるポイントが、−１５ＭＰａ／マイクロメートル未満かつ−４５ＭＰａ／マイクロメートル超の傾きを有する直線区間を含む、実施形態１から５のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態７．上記第二部分におけるポイントが、−３ＭＰａ／マイクロメートル以下かつ−８ＭＰａ／マイクロメートル超の傾きを有する直線区間を含む、実施形態１から６のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態８．上記基板ヤング率値が、６０ＧＰａから８０ＧＰａであり、上記コーティングヤング率値が、７０ＧＰａから４００ＧＰａである、実施形態１から７のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態９．上記コーティングヤング率値が、１００ＧＰａから３００ＧＰａの範囲である、実施形態１から８のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態１０．上記のコーティングが、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｍｎ、ＡｌＯ_ｘＮ_ｙ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、Ｓｉ_ｕＡｌ_ｖＯ_ｘＮ_ｙ、ダイヤモンド、ダイヤモンド様炭素、Ｓｉ_ｘＣ_ｙ、Ｓｉ_ｘＯ_ｙＣ_ｚ、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_ｘＮ_ｙ、およびそれらの組み合わせから選択される耐スクラッチ性コーティングを含む、実施形態１から９のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態１１．
基板ヤング率値ならびに、０．１ミリメートルから３ミリメートルの範囲の基板厚さ（ｔ）を形成する、第一表面および当該第一表面に対向する第二表面を有するガラス系基板と、
当該ガラス系基板の当該第一表面および当該第二表面の少なくとも一方の上のコーティングであって、当該基板ヤング率値以上のコーティングヤング率値を有し、８０ナノメートルから１０マイクロメートルの範囲のコーティング厚さ（ｔ_ｃ）を有するコーティングと
を含む、コーティングされたガラス系物品であって、
当該ガラス系基板が、当該ガラス系基板の第一表面において７５０ＭＰａ以上の圧縮応力ＣＳを有する圧縮領域を含み、当該圧縮領域が、第一部分および第二部分を含む応力プロファイルを有し、当該第一部分が、第一表面から第一深さまで広がり、当該第二部分が、第一深さからＤＯＣまで広がり、それにより、第一表面から１０マイクロメートルの深さにおけるＣＳが、当該第一表医面におけるＣＳの３０％から５０％であり、ならびに、当該第一部分の応力プロファイルのポイントが、第一部分の直線区間を含み、当該第二部分の応力プロファイルのポイントが、第二部分の直線区間を含み、この場合、第二部分の直線区間の傾きに対する第一部分の直線区間の傾きの比が、１．２５から６０であり、ならびに、当該厚さ（ｔ）が３００マイクロメートル未満の場合、当該第一深さは０．１・ｔまでであり、当該厚さ（ｔ）が３００マイクロメートル以上の場合、当該第一深さは約１０マイクロメートルから約３０マイクロメートルである、
コーティングされたガラス系物品。

実施形態１２．上記第二部分の直線区間の傾きに対する上記第一部分の直線区間の傾きの比が、３から２０である、実施形態１１に記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態１３．上記第二部分の直線区間の傾きに対する上記第一部分の直線区間の傾きの比が、４から１５である、実施形態１１に記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態１４．上記基板厚さ（ｔ）が、０．２ミリメートルから２ミリメートルである、実施形態１１から１３のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態１５．上記基板厚さ（ｔ）が、０．３ミリメートルから１ミリメートルである、実施形態１１から１３のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態１６．上記コーティング厚さ（ｔ_ｃ）が、１マイクロメートルから１０マイクロメートルである、実施形態１１から１５のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態１７．上記圧縮領域が、上記第一表面において８００ＭＰａから１１５０ＭＰａの圧縮応力ＣＳを含む、実施形態１１から１６のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態１８．上記基板ヤング率値が、６０ＧＰａから８０ＧＰａであり、上記コーティングヤング率値が、７０ＧＰａから４００ＧＰａである、実施形態１１から１７のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態１９．上記コーティングヤング率値が、１００ＧＰａから３００ＧＰａである、実施形態１１から１８のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態２０．上記コーティングが、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｍｎ、ＡｌＯ_ｘＮ_ｙ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、Ｓｉ_ｕＡｌ_ｖＯ_ｘＮ_ｙ、ダイヤモンド、ダイヤモンド様炭素、Ｓｉ_ｘＣ_ｙ、Ｓｉ_ｘＯ_ｙＣ_ｚ、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_ｘＮ_ｙ、およびそれらの組み合わせから選択される耐スクラッチ性コーティングを含む、実施形態１１から１９のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態２１．上記ガラス系基板が、積層されたガラス基板、化学強化されたガラス基板、熱強化されたガラス基板、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される強化されたガラス基板を含む、実施形態１から２０のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態２２．上記ガラス系基板が、イオン交換可能なアルカリアルミノケイ酸ガラス組成物を含む、実施形態１から２０のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態２３．上記アルカリアルミノケイ酸ガラスが、さらに、１０モル％までのＬｉ_２Ｏを含む、実施形態２２に記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態２４．上記アルカリアルミノケイ酸ガラスが、４モル％以上のＰ_２Ｏ_５および０モル％から４モル％のＢ_２Ｏ_３を含み、この場合、１．３＜［（Ｐ_２Ｏ_５＋Ｒ_２Ｏ）／Ｍ_２Ｏ_３］≦２．３であり、ここで、Ｍ_２Ｏ_３＝Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３であり、ならびにＲ_２Ｏは、当該アルカリアルミノケイ酸ガラス中に存在する一価のカチオン酸化物の合計である、実施形態２２に記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態２５．上記ガラスが、４０モル％から７０モル％のＳｉＯ_２；１１モル％から２５モル％のＡｌ_２Ｏ_３；４モル％から１５モル％のＰ_２Ｏ_５；１３モル％から２５モル％のＮａ_２Ｏ；１３モル％から３０モル％のＲ_ｘＯ、この場合、Ｒ_ｘＯは、当該ガラス中に存在するアルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、および遷移金属の一酸化物の合計である；１１モル％から３０モル％のＭ_２Ｏ_３、ここで、Ｍ_２Ｏ_３＝Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３である；０モル％から１モル％のＫ_２Ｏ；０モル％から４モル％のＢ_２Ｏ_３、ならびに３モル％以下の、ＴｉＯ_２、ＭｎＯ、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＭｏＯ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、ＺｒＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、ＨｆＯ_２、ＣｄＯ、ＳｎＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２、Ａｓ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｃｌ、およびＢｒの１つ以上、から実質的になり、この場合、１．３＜［（Ｐ_２Ｏ_５＋Ｒ_２Ｏ）／Ｍ_２Ｏ_３］≦２．３であり、ここで、Ｒ_２Ｏは、当該ガラス中に存在する一価のカチオン酸化物の合計である、実施形態２２に記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態２６．上記ガラスが、実質的に、リチウム不含である、実施形態２５に記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態２７．上記ガラス系物品が、建築用ガラス基板、車両の窓ガラス、車両の内装ガラス基板、電化製品のガラス基板、ハンドヘルドデバイスのガラス基板、およびウェアラブルデバイスのガラス基板からなる群より選択される、実施形態１から２６のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態２８．
前面、裏面、および側面を有するハウジングと、
少なくとも部分的に当該ハウジング内において提供される電気部品であって、少なくともコントローラ、メモリ、当該ハウジングの前面においてまたは当該ハウジングの前面に隣接して提供されるディスプレイを含む、電気部品と、
当該ディスプレイを覆うように配置されたカバーガラスと、
を含む、消費者向けエレクトロニクス製品であって、
当該ハウジングの一部または当該カバーガラスの少なくとも一方が、実施形態１から２７のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品を含む、
消費者向けエレクトロニクス製品。

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

実施形態１
基板ヤング率値ならびに、０．１ミリメートルから３ミリメートルの範囲の基板厚さ（ｔ）を形成する、第一表面および当該第一表面に対向する第二表面を有するガラス系基板と、
当該ガラス系基板の当該第一表面および当該第二表面の少なくとも一方の上のコーティングであって、当該基板ヤング率値以上のコーティングヤング率値を有し、８０ナノメートルから１０マイクロメートルのコーティング厚さ（ｔ_ｃ）を有するコーティングと
を含む、コーティングされたガラス系物品であって、
当該ガラス系基板が圧縮領域を含み、当該圧縮応力領域が、当該ガラス系物品の表面において７５０ＭＰａから１２００ＭＰａまでの圧縮応力（ＣＳ）を有し、当該ＣＳが、圧縮深さ（ＤＯＣ）においてゼロまで減少し、当該圧縮領域が、第一部分および第二部分を含む応力プロファイルを有し、当該第一部分は、第一表面から第一深さまで広がり、当該第二部分は、当該第一深さからＤＯＣまで広がり、当該第一部分におけるポイントが、−１５ＭＰａ／マイクロメートル未満かつ−６０ＭＰａ／マイクロメートル超の傾きを有する直線区間を含み、当該第二部分におけるポイントが、−１ＭＰａ／マイクロメートル以下かつ−１２ＭＰａ／マイクロメートル超の傾きを有する直線区間を含み、当該厚さ（ｔ）が３００マイクロメートル未満の場合、当該第一深さは０．１・ｔまでであり、当該厚さ（ｔ）が３００マイクロメートル以上の場合、当該第一深さは約１０マイクロメートルから約３０マイクロメートルである、
コーティングされたガラス系物品。

実施形態２
上記基板厚さ（ｔ）が、０．２ミリメートルから２ミリメートルである、実施形態１に記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態３
上記基板厚さ（ｔ）が、０．３ミリメートルから１ミリメートルである、実施形態１に記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態４
上記コーティング厚さ（ｔ_ｃ）が、１マイクロメートルから１０マイクロメートルである、実施形態１から３のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態５
上記圧縮領域が、上記表面において８００ＭＰａから１１５０ＭＰａの圧縮応力ＣＳを含む、実施形態１から４のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態６
上記第一部分におけるポイントが、−１５ＭＰａ／マイクロメートル未満かつ−４５ＭＰａ／マイクロメートル超の傾きを有する直線区間を含む、実施形態１から５のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態７
上記第二部分におけるポイントが、−３ＭＰａ／マイクロメートル以下かつ−８ＭＰａ／マイクロメートル超の傾きを有する直線区間を含む、実施形態１から６のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態８
上記基板ヤング率値が、６０ＧＰａから８０ＧＰａであり、上記コーティングヤング率値が、７０ＧＰａから４００ＧＰａである、実施形態１から７のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態９
上記コーティングヤング率値が、１００ＧＰａから３００ＧＰａの範囲である、実施形態１から８のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態１０
上記のコーティングが、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｍｎ、ＡｌＯ_ｘＮ_ｙ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、Ｓｉ_ｕＡｌ_ｖＯ_ｘＮ_ｙ、ダイヤモンド、ダイヤモンド様炭素、Ｓｉ_ｘＣ_ｙ、Ｓｉ_ｘＯ_ｙＣ_ｚ、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_ｘＮ_ｙ、およびそれらの組み合わせから選択される耐スクラッチ性コーティングを含む、実施形態１から９のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態１１
基板ヤング率値ならびに、０．１ミリメートルから３ミリメートルの範囲の基板厚さ（ｔ）を形成する、第一表面および当該第一表面に対向する第二表面を有するガラス系基板と、
当該ガラス系基板の当該第一表面および当該第二表面の少なくとも一方の上のコーティングであって、当該基板ヤング率値以上のコーティングヤング率値と、８０ナノメートルから１０マイクロメートルの範囲のコーティング厚（ｔ_ｃ）とを有するコーティングと、
を含む、コーティングされたガラス系物品であって、
当該ガラス系基板が、当該ガラス系基板の第一表面において７５０ＭＰａ以上の圧縮応力ＣＳを有する圧縮領域を含み、当該圧縮領域が、第一部分および第二部分を含む応力プロファイルを有し、当該第一部分は、第一表面から第一深さまで広がり、当該第二部分は、第一深さからＤＯＣまで広がり、それにより、第一表面から１０マイクロメートルの深さにおけるＣＳが、当該第一表医面におけるＣＳの３０％から５０％であり、ならびに、第一部分の応力プロファイルのポイントが、第一部分の直線区間を含み、第二部分の応力プロファイルのポイントが、第二部分の直線区間を含み、この場合、第二部分の直線区間の傾きに対する第一部分の直線区間の傾きの比が、１．２５から６０であり、ならびに、当該厚さ（ｔ）が３００マイクロメートル未満の場合、当該第一深さは０．１・ｔまでであり、当該厚さ（ｔ）が３００マイクロメートル以上の場合、当該第一深さは約１０マイクロメートルから約３０マイクロメートルである、
コーティングされたガラス系物品。

実施形態１２
上記第二部分の直線区間の傾きに対する上記第一部分の直線区間の傾きの比が、３から２０である、実施形態１１に記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態１３
上記第二部分の直線区間の傾きに対する上記第一部分の直線区間の傾きの比が、４から１５である、実施形態１１に記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態１４
上記基板厚さ（ｔ）が、０．２ミリメートルから２ミリメートルである、実施形態１１から１３のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態１５
上記基板厚さ（ｔ）が、０．３ミリメートルから１ミリメートルである、実施形態１１から１３のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態１６
上記コーティング厚さ（ｔ_ｃ）が、１マイクロメートルから１０マイクロメートルである、実施形態１１から１５のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態１７
上記圧縮領域が、上記第一表面において８００ＭＰａから１１５０ＭＰａの圧縮応力ＣＳを含む、実施形態１１から１６のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態１８
上記基板ヤング率値が、６０ＧＰａから８０ＧＰａであり、上記コーティングヤング率値が、７０ＧＰａから４００ＧＰａである、実施形態１１から１７のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態１９
上記コーティングヤング率値が、１００ＧＰａから３００ＧＰａである、実施形態１１から１８のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態２０
上記のコーティングが、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｍｎ、ＡｌＯ_ｘＮ_ｙ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、Ｓｉ_ｕＡｌ_ｖＯ_ｘＮ_ｙ、ダイヤモンド、ダイヤモンド様炭素、Ｓｉ_ｘＣ_ｙ、Ｓｉ_ｘＯ_ｙＣ_ｚ、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_ｘＮ_ｙ、およびそれらの組み合わせから選択される耐スクラッチ性コーティングを含む、実施形態１１から１９のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態２１
上記ガラス系基板が、積層されたガラス基板、化学強化されたガラス基板、熱強化されたガラス基板、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される強化されたガラス基板を含む、実施形態１から２０のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態２２
上記ガラス系基板が、イオン交換可能なアルカリアルミノケイ酸ガラス組成物を含む、実施形態１から２０のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態２３
上記アルカリアルミノケイ酸ガラスが、さらに、１０モル％までのＬｉ_２Ｏを含む、実施形態２２に記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態２４
上記アルカリアルミノケイ酸ガラスが、４モル％以上のＰ_２Ｏ_５および０モル％から４モル％のＢ_２Ｏ_３を含み、この場合、１．３＜［（Ｐ_２Ｏ_５＋Ｒ_２Ｏ）／Ｍ_２Ｏ_３］≦２．３であり、ここで、Ｍ_２Ｏ_３＝Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３であり、ならびにＲ_２Ｏは、当該アルカリアルミノケイ酸ガラス中に存在する一価のカチオン酸化物の合計である、実施形態２２に記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態２５
上記ガラスが、４０モル％から７０モル％のＳｉＯ_２；１１モル％から２５モル％のＡｌ_２Ｏ_３；４モル％から１５モル％のＰ_２Ｏ_５；１３モル％から２５モル％のＮａ_２Ｏ；１３モル％から３０モル％のＲ_ｘＯ、この場合、Ｒ_ｘＯは、当該ガラス中に存在するアルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、および遷移金属の一酸化物の合計である；１１モル％から３０モル％のＭ_２Ｏ_３、ここで、Ｍ_２Ｏ_３＝Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３である；０モル％から１モル％のＫ_２Ｏ；０モル％から４モル％のＢ_２Ｏ_３、および３モル％以下の、ＴｉＯ_２、ＭｎＯ、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＭｏＯ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、ＺｒＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、ＨｆＯ_２、ＣｄＯ、ＳｎＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２、Ａｓ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｃｌ、およびＢｒの１つ以上から実質的になり、この場合、１．３＜［（Ｐ_２Ｏ_５＋Ｒ_２Ｏ）／Ｍ_２Ｏ_３］≦２．３であり、ここで、Ｒ_２Ｏは、当該ガラス中に存在する一価のカチオン酸化物の合計である、実施形態２２に記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態２６
上記ガラスが、実質的に、リチウム不含である、実施形態２５に記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態２７
上記ガラス系物品が、建築用ガラス基板、車両の窓ガラス、車両の内装ガラス基板、電化製品のガラス基板、ハンドヘルドデバイスのガラス基板、およびウェアラブルデバイスのガラス基板からなる群より選択される、実施形態１から２６のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品。

実施形態２８
前面、裏面、および側面を有するハウジングと；
少なくとも部分的に当該ハウジング内において提供される電気部品であって、少なくともコントローラ、メモリ、当該ハウジングの前面においてまたは当該ハウジングの前面に隣接して提供されるディスプレイを含む、電気部品と、
当該ディスプレイを覆うように配置されたカバーガラスと、
を含む、消費者向けエレクトロニクス製品であって、
当該ハウジングの一部または当該カバーガラスの少なくとも一方が、実施形態１から２７のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品を含む、
消費者向けエレクトロニクス製品。

１０、１１０ 基板
５５ 外側表面
６０、１４０ 圧縮応力領域
８０ 中央張力領域
５０、９０ 亀裂
１００ 物品
１１５ 第一表面
１２０ 第一コーティング
１２５ 第一界面
１３０ 第一コーティング表面
１３５ 第二表面
１４０ 耐スクラッチ性コーティング
４００ ＡＲＯＲ構成
４１０ ガラス系物品
４１０ａ 表面
４２０ 支持リング
４３０ 荷重リング
４３０ａ（荷重リングの）表面
１１００ 消費者向け電子デバイス
１１０２ ハウジング
１１０４ 前面
１１０６ 背面
１１０８ 側面
１１１０ ディスプレイ
１１１２ カバー

第十六実施形態において、第十一から第十五実施形態に記載のコーティング厚さ（ｔ_ｃ）は、１マイクロメートルから１０マイクロメートルである。第十七実施形態において、第十一から第十六実施形態に記載の圧縮応力領域は、８００ＭＰａから１１５０ＭＰａの圧縮応力ＣＳを有する。第十八実施形態において、第十一から第十七実施形態に記載の基板ヤング率値は、６０ＧＰａから８０ＧＰａであり、コーティングヤング率値は、７０ＧＰａから４００ＧＰａである。第十九実施形態において、第十一から第十八実施形態に記載のコーティングヤング率値は、１００ＧＰａから３００ＧＰａである。第二十実施形態において、第十一から第十九実施形態に記載のコーティングは、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｍｎ、ＡｌＯ_ｘＮ_ｙ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、Ｓｉ_ｕＡｌ_ｖＯ_ｘＮ_ｙ、ダイヤモンド、ダイヤモンド様炭素、Ｓｉ_ｘＣ_ｙ、Ｓｉ_ｘＯ_ｙＣ_ｚ、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_ｘＮ_ｙ、およびそれらの組み合わせから選択される耐スクラッチ性コーティングである。

Claims (14)

1. 基板ヤング率値ならびに、０．１ミリメートルから３ミリメートルの範囲の基板厚さ（ｔ）を形成する、第一表面および該第一表面に対向する第二表面を有するガラス系基板と、
   該ガラス系基板の該第一表面および該第二表面の少なくとも一方の上のコーティングであって、該基板ヤング率値以上のコーティングヤング率値を有し、８０ナノメートルから１０マイクロメートルのコーティング厚さ（ｔ_ｃ）を有するコーティングと、
   を含む、コーティングされたガラス系物品であって、
   該ガラス系基板が圧縮領域を含み、該圧縮応力領域が、該ガラス系物品の表面において７５０ＭＰａから１２００ＭＰａまでの圧縮応力（ＣＳ）を有し、該ＣＳが、圧縮深さ（ＤＯＣ）においてゼロまで減少し、該圧縮領域が、第一部分および第二部分を含む応力プロファイルを有し、該第一部分が、該第一表面から第一深さまで広がり、該第二部分は、該第一深さから該ＤＯＣまで広がり、該第一部分におけるポイントが、−１５ＭＰａ／マイクロメートル未満かつ−６０ＭＰａ／マイクロメートル超の傾きを有する直線区間を含み、該第二部分におけるポイントが、−１ＭＰａ／マイクロメートル以下かつ−１２ＭＰａ／マイクロメートル超の傾きを有する直線区間を含み、該厚さ（ｔ）が３００マイクロメートル未満の場合、該第一深さは０．１・ｔまでであり、該厚さ（ｔ）が３００マイクロメートル以上の場合、該第一深さは約１０マイクロメートルから約３０マイクロメートルである、
   コーティングされたガラス系物品。
2. 前記第一部分におけるポイントが、−１５ＭＰａ／マイクロメートル未満かつ−４５ＭＰａ／マイクロメートル超の傾きを有する直線区間を含む、請求項１に記載のコーティングされたガラス系物品。
3. 前記第二部分におけるポイントが、−３ＭＰａ／マイクロメートル以下かつ−８ＭＰａ／マイクロメートル超の傾きを有する直線区間を含む、請求項１または２に記載のコーティングされたガラス系物品。
4. 前記基板ヤング率値が、６０ＧＰａから８０ＧＰａであり、前記コーティングヤング率値が、７０ＧＰａから４００ＧＰａである、請求項１から３のいずれか一項に記載のコーティングされたガラス系物品。
5. 前記のコーティングが、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｍｎ、ＡｌＯ_ｘＮ_ｙ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、Ｓｉ_ｕＡｌ_ｖＯ_ｘＮ_ｙ、ダイヤモンド、ダイヤモンド様炭素、Ｓｉ_ｘＣ_ｙ、Ｓｉ_ｘＯ_ｙＣ_ｚ、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_ｘＮ_ｙ、およびそれらの組み合わせから選択される耐スクラッチ性コーティングを含む、
   請求項１から４のいずれか一項に記載のコーティングされたガラス系物品。
6. 基板ヤング率値ならびに、０．１ミリメートルから３ミリメートルの範囲の基板厚さ（ｔ）を形成する、第一表面および該第一表面に対向する第二表面を有するガラス系基板と、
   該ガラス系基板の該第一表面および該第二表面の少なくとも一方の上のコーティングであって、該基板ヤング率値以上のコーティングヤング率値と、８０ナノメートルから１０マイクロメートルの範囲のコーティング厚（ｔ_ｃ）とを有するコーティングと、
   を含む、コーティングされたガラス系物品であって、
   該ガラス系基板が、該ガラス系基板の第一表面において７５０ＭＰａ以上の圧縮応力ＣＳを有する圧縮領域を含み、該圧縮領域が、第一部分および第二部分を含む応力プロファイルを有し、該第一部分が、該第一表面から第一深さまで広がり、該第二部分は、該第一深さからＤＯＣまで広がり、それにより、該第一表面から１０マイクロメートルの深さにおけるＣＳが、該第一表医面におけるＣＳの３０％から５０％であり、ならびに、該第一部分の応力プロファイルのポイントが、第一部分の直線区間を含み、該第二部分の応力プロファイルのポイントが、第二部分の直線区間を含み、この場合、該第二部分の直線区間の傾きに対する該第一部分の直線区間の傾きの比が、１．２５から６０であり、ならびに、該厚さ（ｔ）が３００マイクロメートル未満の場合、該第一深さは０．１・ｔまでであり、該厚さ（ｔ）が３００マイクロメートル以上の場合、該第一深さは約１０マイクロメートルから約３０マイクロメートルである、
   コーティングされたガラス系物品。
7. 前記圧縮領域が、前記第一表面において８００ＭＰａから１１５０ＭＰａの圧縮応力ＣＳを含む、請求項６に記載のコーティングされたガラス系物品。
8. 前記基板ヤング率値が、６０ＧＰａから８０ＧＰａであり、前記コーティングヤング率値が、７０ＧＰａから４００ＧＰａである、請求項６または７に記載のコーティングされたガラス系物品。
9. 前記のコーティングが、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｍｎ、ＡｌＯ_ｘＮ_ｙ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、Ｓｉ_ｕＡｌ_ｖＯ_ｘＮ_ｙ、ダイヤモンド、ダイヤモンド様炭素、Ｓｉ_ｘＣ_ｙ、Ｓｉ_ｘＯ_ｙＣ_ｚ、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_ｘＮ_ｙ、およびそれらの組み合わせから選択される耐スクラッチ性コーティングを含む、請求項６から８のいずれか一項に記載のコーティングされたガラス系物品。
10. 前記ガラス系基板が、積層されたガラス基板、化学強化されたガラス基板、熱強化されたガラス基板、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される強化されたガラス基板を含む、請求項１から９のいずれか一項に記載のコーティングされたガラス系物品。
11. 前記ガラス系基板が、イオン交換可能なアルカリアルミノケイ酸ガラス組成物を含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載のコーティングされたガラス系物品。
12. 前記アルカリアルミノケイ酸ガラスが、さらに、１０モル％までのＬｉ_２Ｏを含む、請求項１１に記載のコーティングされたガラス系物品。
13. 前記ガラス系物品が、建築用ガラス基板、車両の窓ガラス、車両の内装ガラス基板、電化製品のガラス基板、ハンドヘルドデバイスのガラス基板、およびウェアラブルデバイスのガラス基板からなる群より選択される、請求項１から１２のいずれか一項に記載のコーティングされたガラス系物品。
14. 前面、裏面、および側面を有するハウジングと；
    少なくとも部分的に該ハウジング内において提供される電気部品であって、少なくともコントローラ、メモリ、該ハウジングの前面においてまたは該ハウジングの前面に隣接して提供されるディスプレイを含む、電気部品と、
    該ディスプレイを覆うように配置されたカバーガラスと、
    を含む、消費者向けエレクトロニクス製品であって、
    該ハウジングの一部または該カバーガラスの少なくとも一方が、請求項１から１３のいずれか１つに記載のコーティングされたガラス系物品を含む、
    消費者向けエレクトロニクス製品。

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