CN105764866A - 具有受控的失效强度的玻璃-膜层压件 - Google Patents

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Abstract

具有窄的失效分布或韦布尔模量大于10的一种玻璃?膜层压件或制品。在一些实施方式中,玻璃?膜层压件或制品包含设置在强化的玻璃基材上的至少一个第一膜。第一膜或任何额外的膜呈现的平均失效应变可小于强化的玻璃基材的失效应变。在一些实施方式中,第一膜粘合到玻璃基材，从而第一膜不呈现可见的离开玻璃基材的脱层。还批露了形成具有所需的强度水平和窄的失效强度分布的玻璃?膜层压件或制品的方法。

Description

具有受控的失效强度的玻璃-膜层压件
本申请根据35U.S.C.§119要求2013年05月23日提交的美国临时申请系列第61/826,816号的优先权，本文以该申请的内容为基础并通过参考将其完整地结合于此。
背景
本发明涉及呈现良好-控制的失效强度的玻璃-膜层压件或制品,具体来说，涉及包含强化的玻璃基材和设置在强化的玻璃基材上的膜的玻璃-膜层压件，且该玻璃-膜层压件呈现大于10的韦布尔模量,如本文所述。
强化的玻璃基材广泛地用作用于包含触摸屏应用的不同显示器应用的保护性盖板玻璃。许多其它潜在的应用，例如汽车或建筑窗户、光伏玻璃基材和本技术领域所公知的的其它应用可包含强化的玻璃基材。为了乘客安全，有些应用例如汽车窗户，可具有不同的失效强度和失效强度分布要求，其中在受控的和可重复的冲击或挠曲负载条件下应发生破碎。
强化的玻璃基材的失效强度分布通常建模成由瑕疵尺寸分布决定。基于最弱的连接理论，在挠曲负载条件下，玻璃基材中最大的瑕疵活化，从而导致毁灭性失效。因为加工能力的变化，玻璃基材表面中预先存在的最大的瑕疵可显著变化，这导致较大的失效强度变化。这种变化可通过韦布尔(Weibull)概率图来显示。韦布尔概率图是表示脆性材料例如玻璃的强度分布的广泛接受的统计方式。韦布尔模量是韦布尔分布函数的无量纲形状参数，并可用来描述所测量的脆性材料的材料强度的可变性。韦布尔模量是在韦布尔概率图上沿着数据点绘制的直线的斜率。更高的韦布尔模量表示不同样品之间的强度变化较窄，更低的韦布尔模量表示不同样品之间的强度变化较宽。对于典型的初态的强化的玻璃基材,如果强化的玻璃基材的表面受到非常好的保护,韦布尔模量是约5或更小,韦布尔模量可偶尔最高达10。
在许多实际应用中，可优选地将一些类型的膜与强化的玻璃基材组合来形成玻璃-膜层压件。这种膜可包含半导体层例如氧化铟锡("ITO")或其它透明导电氧化物,不同种类的硬涂层,IR或UV阻断层,导电层,电子层,薄膜晶体管层和减反射层。这些膜中的许多包含硬的和脆性材料。在许多情况下，膜可为硬的和脆性的，从而保持一种或多种所需的功能性质(例如,耐久性、电导率、光学性质或热学性质)。
本领域需要包含强化的玻璃基材以及硬的和脆性膜的玻璃-膜层压件,与裸玻璃基材相比，该玻璃-膜层压件呈现的失效强度是可调节的并更窄地分布的。此外,本领域需要将这种玻璃-膜层压件的失效强度调节到给定应用所要求的所需的水平但又不直接改变玻璃组成、结构或性质的方法。对于有些应用例如窗户应用而言，可能需要这种玻璃-膜层压件具有高透光率和/火低光学畸变或两者，其可包含低光学散射。
概述
本发明的第一方面涉及呈现的通过环叠环测试、4-点弯曲测试和3-点弯曲测试中的一种所测量的韦布尔模量大于约10、或者15或更大、30或更大或甚至50或更大的玻璃-膜层压件或制品。如本文所使用，术语“玻璃-膜层压件”和“制品”可互换使用。在一种变体中,在可见光波长范围的一部分上，该玻璃-膜层压件呈现的透光率可为至少约20％。在另一种变体中,在玻璃-膜层压件的厚度上，玻璃-膜层压件呈现的光学透射雾度可为约10％或更小。在一些实施方式中,玻璃-膜层压件可呈现不对称的挠曲强度、不对称的抗冲击性或其组合。
在一些实施方式中,玻璃-膜层压件包含具有第一和第二主要表面的强化的玻璃基材，以及设置在第一主要表面上并与强化的玻璃基材形成界面的膜。界面呈现的界面断裂韧度可大于强化的玻璃基材的断裂韧度的约50％。
在一些实施方式中,在玻璃-膜层压件的挠曲负载过程中,膜可呈现总应力，其足以使膜中存在的裂纹桥接越过界面并进入强化的玻璃基材。任选地,膜可粘合到强化的玻璃基材，从而在通过贝克维奇(Berkovich)金刚石压痕仪使用最高达约40克的非零负载进行压痕之后，当在光学显微镜下观察时，膜不呈现可见的离开强化的玻璃基材脱层。
在一些实施方式中,膜的厚度可为至少10nm。膜呈现的平均失效应变可小于强化的玻璃基材的失效应变,该强化的玻璃基材的失效应变在基材表面可大于约1％。膜还可呈现约10MPa·m1/2或更小的断裂韧度、小于约1kJ/m2的临界应变能量释放速率(GIC＝KIC 2/E)、或同时具有此两者。在具体实施方式中,膜的临界应变能量释放速率可为约0.5kJ/m2或更小,或甚至约0.1kJ/m2或更小。
玻璃-膜层压件可包含额外的膜。在一些实施方式中,膜或额外的膜可包含一个或多个层,例如IR阻断层,UV阻断层,导电层,半导体层,电子层,薄膜晶体管层,触敏层,图象显示层,荧光层,磷光层,光发射层,波长-选择性反射层,头戴式显示器层,耐刮擦层,减反射层,防眩光层,耐污层,自清洁层,阻挡层,钝化层,气密性层,扩散-阻断层,耐指印层,或其组合。膜或额外的膜可包含例如氧化物,氧氮化物,氮化物,碳化物,含硅聚合物,半导体,透明导体,金属或其组合。在一些实施方式中,膜可包含至少一个层，该至少一个层在整个层中具有相同的组成。该膜和额外的膜可形成堆叠件,该堆叠件呈现约10MPa·m1/2或更小的断裂韧度。该膜或额外的膜可例如通过基于真空的技术、基于液体的技术,或其组合来设置。
本发明的第二方面涉及一种形成如本文所述的玻璃-膜层压件的方法。在一些实施方式中,所述方法包含选择所需的玻璃-膜层压件的失效强度,提供化学强化的玻璃基材,在强化的玻璃基材的第一主要表面上设置膜和控制膜模量、膜厚度和膜残留的应力中的一种或多种来获得所需的失效强度。在具体实施方式中,所述方法包含控制膜模量,同时提供固定的膜厚度、固定的残留的应力,或两者。在一些实施方式中,所述方法包含控制膜厚度,同时提供固定的膜杨氏模量、固定的膜残留的应力,或两者。又在另一种实施方式中,所述方法包含控制膜的残留的应力,同时提供固定的膜杨氏模量、固定的膜厚度,或两者。任选地,所述方法可包含控制膜厚度、膜残留的应力和膜杨氏模量中的两种。
在一些实施方式中,所述方法包含在膜和强化的玻璃基材之间形成界面,从而界面呈现的断裂韧度大于强化的玻璃基材的断裂韧度的约50％。任选地,所述方法可包含于在第一主要表面上设置膜之前，对强化的玻璃基材的第一主要表面进行清洁(例如,湿清洁或等离子体清洁)。
在下面的详细描述中将列出其它的特征和优势。
应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都仅仅是示例性的，用来提供理解权利要求的性质和特性的总体评述或框架。附图说明了本发明的一个或多个实施方式，并与说明书一起用来解释各种实施方式的原理和操作。
附图简要说明
在本发明的实施方式中：
图1显示玻璃-膜层压件。
图1A显示玻璃-膜层压件。
图2显示玻璃-膜层压件。
图3显示玻璃-膜层压件。
图4显示玻璃-膜层压件。
图5是基于实施例1A-1D的环叠环测试结果的韦布尔概率图。
图6是基于实施例2A-2D的环叠环测试结果的韦布尔概率图。
图7是基于实施例3A-3B的环叠环测试结果的韦布尔概率图。
图8是基于实施例4A-4D的环叠环测试结果的韦布尔概率图。
图9是基于实施例5A-5C的环叠环测试结果的韦布尔概率图。
图10显示玻璃-膜层压件的弯曲强度。
详细描述
下面详细参考本发明的优选实施方式，这些实施方式的例子在附图中示出。
本发明的第一方面涉及玻璃-膜层压件，其具有良好受控的失效强度并呈现大于约10或甚至大于20的韦布尔模量。在一些实施方式中,玻璃-膜层压件呈现的韦布尔模量是至少15,至少20,至少25,至少30,至少35,至少40,至少45,至少50,至少55,至少60,或至少65,包含在它们之间的所有范围和子范围。在具体实施方式中,玻璃-膜层压件呈现的韦布尔模量是约15-约65,约15-约60,约15-约55,约15-约50,约15-约45,约15-约40,约15-约35,约20-约65,约25-约65,约30-约65,约35-约65,约36-约50,约38-约50,约40-约50,约42-约50,约44-约50,约46-约50,或约48-约50,包含在它们之间的所有范围和子范围。本文使用韦布尔概率图来显示韦布尔模量数值，具体来说，对于环叠环测试负载构造，用失效负载(kgf)相对于失效概率作图。环叠环测试涉及玻璃-膜层压件的表面强度。当改善的玻璃-膜层压件的边缘强度是所需的时，还可使用其它类型的测试或负载几何形式或方法(包括但不限于落球测试、球叠环测试、4-点弯曲测试、3-点弯曲测试,和本技术领域所公知的其它测试)来形成韦布尔概率图和韦布尔模量数值。在不偏离本发明的情况下，基于测试条件，韦布尔模量数值可略有变化。可使用至少10个相同的玻璃-膜层压件的样品总体，来测定玻璃-膜层压件的韦布尔模量。
如本文所使用，术语"失效强度"包含韦布尔分布的特征失效强度、给定数目或样品的玻璃-膜层压件的平均失效强度、单一玻璃-膜层压件的平均失效强度，或其组合。失效强度可通过例如环叠环测试、球叠环或落球测试的方法来测量。特征失效强度可指在环叠环或球叠环测试中失效负载的两参数韦布尔(Weibull)统计的尺度参数。这个尺度参数也可称为韦布尔特征强度，此时脆性材料的失效概率是63.2％。当失效强度通过落球测试来测量时,玻璃-膜层压件的失效强度通过在没有失效的情况下可容忍的落球高度来表征。在一些情况下,失效强度还可包含通过本技术领域所公知的其它方法测试的强度，例如3点弯曲或4点弯曲测试。在一些情况下,这些测试方法可显著受到被测的层压件或制品的边缘强度的影响。
参考图1,玻璃-膜层压件100包含如本文所述的强化的具有相反的主要表面122,124的玻璃基材120,和设置在至少一个相反的主要表面(122或124)上的膜110。在一些实施方式中,除了设置在至少一个主要表面(122或124)上之外或者作为此种方式的替代，可将膜110设置在强化的玻璃基材的次要表面(未显示)上。
术语"膜",当应用于膜110或其它的膜112(如图2-4所示)或其它膜114(如图4所示)时,包括通过任意已知方法形成的一个或多个层,包括离散的沉积或连续的沉积方法。这种层可相互直接接触。所述层可由相同的材料或多于一种不同材料来形成。在一些实施方式中,这些层可包括在其之间设置的不同材料的中间层。在一些实施方式中，所述膜可包括一个或多个连续和不间断的层，或者一个或多个不连续和间断的层(即,具有不同材料相互邻近形成的层)。
如本文所使用，术语“设置”包括使用任意已知方法把材料涂覆、沉积、或形成到表面上，或者上述方式的组合。设置的材料可构造如本文所定义的层或膜。短语"设置在……上"包括把材料形成到表面上从而材料与表面直接接触的情况，且包括其中在表面上形成材料且在设置的材料和表面之间存在一种或更多种中间材料的情况。中间材料可构造如本文所定义的层或膜。
在一种变体中,玻璃-膜层压件100可呈现不对称的挠曲强度。如本文所使用，不对称的挠曲强度指玻璃-膜层压件100的挠曲强度取决于施加到玻璃-膜层压件的挠曲负载的方向而不同。在另一种变体中,玻璃-膜层压件100可呈现不对称的抗冲击性。如本文所使用，不对称的抗冲击性指抗冲击性取决于冲击的方向而不同(即,取决于玻璃-膜层压件的哪一侧受到冲击)。又在另一种变体中,玻璃-膜层压件100可呈现不对称的挠曲强度和不对称的抗冲击性。虽然用于构建具有受控失效强度水平的玻璃-膜层压件的其它方法(例如喷砂、刻划、激光损坏等)可形成光学散射(例如,来自表面粗糙度的光学光散射)或光学畸变(例如,来自折射率变化),但本文所述的玻璃-膜层压件100可为光学透射性的且基本上不含具有任何光学散射的光学畸变,如下文所更加详细描述。换句话说,与不含受控的失效强度水平或分布的玻璃-膜层压件相比，根据一些实施方式的玻璃-膜层压件100呈现受控的失效强度水平或分布同时保持类似的或改善的光学性质。
虽然无意受限于理论，但据信不对称的抗冲击性至少部分地取决于膜110和强化的玻璃基材120的粘合以及下述中的一种或多种：膜110的弹性模量、膜110的硬度和膜110的脆性断裂性能。脆性断裂性能通常与呈现极小的延性或塑性形变的材料相关。在无定形或聚合物材料的情况下，这种材料可具有较高的玻璃转变温度。已发现呈现脆性断裂行为的膜增强玻璃-膜层压件100的不对称断裂行为。脆性断裂性能还可与较低的膜110的失效应变相关，如下所述。虽然无意受限于理论,可通过下述来促进粘合：在与膜110组合之前清洁和制备强化的玻璃基材120表面、选择膜110材料,和选择形成膜的条件。
在一些实施方式中,本文所述的玻璃-膜层压件100中所用的强化的玻璃基材120可包含片材制品并可排除玻璃纤维，因为这种纤维不包含相反的主要表面122,124。如本文所使用，强化的玻璃基材120可为基本上平坦的板，但其它实施方式可利用弯曲的或以其它方式成形或雕刻的玻璃基材。在一些实施方式中,强化的玻璃基材120可包含玻璃纤维。强化的玻璃基材120可为基本上无色、总体透明和不含光散射的。强化的玻璃基材的折射率可为约1.45-约1.55。强化的玻璃基材120在强化之前可为初态的和不含瑕疵的。强化的玻璃基材120特征可在于在这种基材的一个或多个主要的相反的表面上具有高平均挠曲强度(当与未强化的玻璃基材相比时)或高表面失效应变(当与未强化的玻璃基材相比时)。玻璃-膜层压件100还可具有较高平均挠曲强度或高表面失效应变。例如,强化的玻璃基材120呈现的平均失效应变可为0.5％或更大,0.6％或更大,0.7％或更大,0.8％或更大,0.9％或更大,1％或更大,1.1％或更大,1.2％或更大,1.3％或更大,1.4％或更大1.5％或更大,或甚至2％或更大,包含在它们之间的所有范围和子范围。在具体实施方式中,强化的玻璃基材120或玻璃-膜层压件100呈现的平均失效应变可为1.2％,1.4％,1.6％,1.8％,2.2％,2.4％,2.6％,2.8％,或3％。在一些实施方式中,强化的玻璃基材120呈现的平均失效应变大于膜110、额外的膜112(如图2-4所示)和/或其它膜114(如图4所示)的失效应变。附加的或可选的，强化的玻璃基材120或玻璃-膜层压件100呈现的平均挠曲强度可大于约300MPa,大于400MPa,大于500MPa,大于700MPa,大于1000MPa,大于1500MPa,或大于2000MPa,包含在它们之间的所有范围和子范围。可通过玻璃-膜层压件100来呈现平均失效应变和/或平均挠曲强度的这些数值,其还可呈现高韦布尔模量(例如,大于10)或窄的失效强度分布(例如,小于约+/-20％)数值,例如本文其它地方具体描述的数值。
附加的或可选的,出于美学和/或功能原因，强化的玻璃基材120的厚度可沿着一种或更多种它的维度变化。例如,与强化的玻璃基材120的较靠中央的区域相比，强化的玻璃基材120的边缘可较厚。强化的玻璃基材120的长度,宽度和厚度维度也可根据玻璃-膜层压件100的应用或使用变化。
可使用各种不同方法来提供强化的玻璃基材120。例如,示例玻璃基材形成方法包括浮法玻璃法，以及下拉法例如熔合拉制法和狭缝拉制法。
在浮法玻璃法中,玻璃基材可具有光滑表面和均匀厚度，其通过在熔融的金属通常是锡的床上浮起熔融的玻璃来制备。在一个示例性过程中，将熔融玻璃进料到熔融锡床表面上，形成浮动玻璃带。当玻璃带沿着锡浴流动时，温度逐渐降低直到玻璃带固化成可从锡抬举到辊上的固体玻璃基材。一旦离开浴，可进一步冷却和退火玻璃基材来降低内部应力。
下拉法制备的玻璃基材具有均匀厚度，其具有较初态的表面。因为玻璃基材的平均挠曲强度受到表面瑕疵的量和尺寸的控制,因此接触程度最小的完好表面具有较高的初始强度。当随后对所述高强度玻璃基材进行进一步强化(例如化学强化)时，所得的强度可高于已经进行过磨光和抛光的玻璃基材的强度。可以将下拉法制造的玻璃基材拉至厚度约小于2毫米。另外，下拉法玻璃基材具有非常平坦光滑的表面，可以不经高成本的研磨和抛光就用于最终应用。
所述熔合拉制法使用拉制容器，例如该拉制容器包含沟槽，用来接受熔融的玻璃原料。这些沟槽沿着沟槽的长度，在沟槽两侧具有顶部开放的堰。当在沟槽内装入熔融材料的时候，熔融的玻璃从堰上溢流。在重力的作用下，熔融玻璃作为两个流动的玻璃膜从拉制容器的外表面流下。这些拉制容器的外表面向下和向内延伸，使得它们在拉制容器下方的边缘处结合。两个流动的玻璃膜在该边缘处结合，从而熔合和形成单一流动玻璃基材。所述熔合拉制法的优点在于,由于从沟槽溢流的两块玻璃膜会熔合在一起，因此制得的玻璃基材的任一外表面都没有与设备的任意部件相接触。因此,熔合拉制的玻璃基材的表面性质不受这种接触的影响。
狭缝拉制法与熔合拉制法不同。在狭缝拉制法中,把熔融的玻璃原材料提供到拉制容器。所述拉制容器的底部具有开放的狭缝，所述开放狭缝具有沿着狭缝的长度延伸的喷嘴。熔融的玻璃流过所述狭缝/喷嘴，以连续的基材的形式下拉，并进入退火区。
一旦形成，可强化的玻璃基材，来形成强化的玻璃基材。如本文所使用，术语"强化的玻璃基材"可指经过化学强化的玻璃基材,例如通过用较大的离子对玻璃基材表面中较小的离子进行离子交换。但是，可使用本技术领域所公知的其它强化方法例如热学钢化来强化的玻璃基材。如下所述，强化的玻璃基材可包括表面具有表面压缩应力的玻璃基材，这有助于保留玻璃基材的强度。从熔合拉制法形成的玻璃基材的强度可源自它们的初态表面质量。初态表面质量还可通过蚀刻或抛光和后续的保护玻璃基材表面以及其它本技术领域所公知的方法来实现。
当强化的玻璃基材120通过离子交换过程来强化时，通常将玻璃基材120在熔盐浴中浸没预定的时间段。在浸没玻璃基材时，玻璃基材的表面之处或附近的离子与来自盐浴的更大金属离子交换。在一个实施方式中，所述熔融盐浴的温度为约370℃-450℃，预定的时间段是约2-约12小时。把较大的离子结合进入玻璃基材通过在靠近表面区域中或位于和邻近玻璃基材的区域中形成压缩应力来强化的玻璃基材。在中央区域或相距玻璃基材表面一定距离的区域中形成相应的拉伸应力来平衡压缩应力。利用这种强化过程的玻璃基材可更具体地描述为化学强化的玻璃基材120或离子交换玻璃基材120。
在一示例中，玻璃基材中的钠离子可以被来自熔盐浴(例如硝酸钾盐浴)中的钾离子替换，但是具有较大原子半径的其他碱金属离子(例如铷或铯)也可以替换玻璃中的较小的碱金属离子。根据具体实施方式中，玻璃中较小的碱金属离子可被Ag+置换。类似的，其它的碱金属盐，例如但不限于硫酸盐、磷酸盐、卤化物等，可以用于所述离子交换过程。
在低于玻璃网络可松弛的温度的条件下用较大的离子置换较小的离子，在化学强化的玻璃基材120的整个表面产生离子浓度分布，其产生应力曲线。进入的离子的较大的体积在表面上产生压缩应力(CS)，在化学强化的玻璃基材120中心产生张力(中心张力，或者CT)。压缩应力与中心张力的大致关系如下式所示:
C S = C T ( t - 2 D O L D O L )
其中t是强化的玻璃基材120的总厚度，压缩层深度(DOL)是交换深度。交换深度可描述为强化的玻璃基材120之内的深度(即,从玻璃基材的表面到玻璃基材中央区域的距离),在该深度通过离子交换过程促进进行离子交换。
在一种实施方式中,强化的玻璃基材120的表面压缩应力可为300MPa或更大,例如,400MPa或更大,450MPa或更大,500MPa或更大,550MPa或更大,600MPa或更大,650MPa或更大,700MPa或更大,750MPa或更大,或800MPa或更大。强化的玻璃基材120的压缩层深度可为15μm或更大,20μm或更大(例如,25μm,30μm,35μm,40μm,45μm,50μm或更大)和/或中央张力为10MPa或更大,20MPa或更大,30MPa或更大,40MPa或更大(例如,42MPa,45MPa,或50MPa或更大)但小于100MPa(例如,95,90,85,80,75,70,65,60,55MPa或更小)。在一种或更多种具体实施方式中,强化的玻璃基材120具有下述的一种或更多种:表面压缩应力大于400MPa,压缩层深度大于15μm,和中央张力大于18MPa。
虽然无意受限于理论，据信表面压缩应力大于400MPa和压缩层深度大于约15μm的强化的玻璃基材120通常具有比非强化的玻璃基材(即，没有经过离子交换或以其它方式强化的玻璃基材)或者含有较大或不受控的瑕疵分布或不良表面质量的有些强化的玻璃基材更大的失效应变。
可用于强化的玻璃基材120的可离子交换的玻璃的示例可包括碱性铝硅酸盐玻璃组合物或碱性硼铝硅酸盐玻璃组合物,但设想了其它玻璃组合物。本文所用的“可离子交换”是指玻璃基材能够通过尺寸更大或更小的同价态阳离子交换位于玻璃基材表面处或附近的阳离子。一种示例玻璃组成包含SiO2、B2O3和Na2O,其中(SiO2+B2O3)≥66摩尔％,和Na2O≥9摩尔％。在一种实施方式中,玻璃基材120包括具有至少6重量％铝氧化物的玻璃组成。在其他实施方式中，玻璃基材120包括的玻璃组成包含一种或多种碱土金属氧化物，从而碱土金属氧化物的含量至少为5重量％。在一些实施方式中,合适的玻璃组合物还包含K2O、MgO和CaO中的至少一种。在具体实施方式中,玻璃基材120中所用玻璃组成可包含61-75摩尔％SiO2；7-15摩尔％Al2O3；0-12摩尔％B2O3；9-21摩尔％Na2O；0-4摩尔％K2O；0-7摩尔％MgO；和0-3摩尔％CaO。
适用于强化的玻璃基材120的其它示例玻璃组成包含：60-70摩尔％SiO2；6-14摩尔％Al2O3；0-15摩尔％B2O3；0-15摩尔％Li2O；0-20摩尔％Na2O；0-10摩尔％K2O；0-8摩尔％MgO；0-10摩尔％CaO；0-5摩尔％ZrO2；0-1摩尔％SnO2；0-1摩尔％CeO2；小于50ppmAs2O3；和小于50ppmSb2O3；其中12摩尔％≤(Li2O+Na2O+K2O)≤20摩尔％和0摩尔％≤(MgO+CaO)≤10摩尔％。
适用于强化的玻璃基材120的其它示例玻璃组成包含：63.5-66.5摩尔％SiO2；8-12摩尔％Al2O3；0-3摩尔％B2O3；0-5摩尔％Li2O；8-18摩尔％Na2O；0-5摩尔％K2O；1-7摩尔％MgO；0-2.5摩尔％CaO；0-3摩尔％ZrO2；0.05-0.25摩尔％SnO2；0.05-0.5摩尔％CeO2；小于50ppmAs2O3；和小于50ppmSb2O3；其中14摩尔％≤(Li2O+Na2O+K2O)≤18摩尔％和2摩尔％≤(MgO+CaO)≤7摩尔％。
在一个具体实施方式中，适用于强化的玻璃基材120的碱性铝硅酸盐玻璃组合物包含氧化铝、至少一种碱金属以及，在一些实施方式中大于50摩尔％的SiO2，在另一些实施方式中至少为58摩尔％的SiO2，以及在其他实施方式中至少为60摩尔％的SiO2，其中比例
其中组分的比例以摩尔％计，改性剂是碱金属氧化物。在一个特定的实施方式中，该玻璃组合物包含以下成分、主要由以下成分组成或由以下成分组成：58-72摩尔％SiO2；9-17摩尔％Al2O3；2-12摩尔％B2O3；8-16摩尔％Na2O；和0-4摩尔％K2O,其中比例
在另一种实施方式中,适用于强化的玻璃基材120的碱性铝硅酸盐玻璃组合物包含以下成分、主要由以下成分组成或由以下成分组成：61-75摩尔％SiO2；7-15摩尔％Al2O3；0-12摩尔％B2O3；9-21摩尔％Na2O；0-4摩尔％K2O；0-7摩尔％MgO；和0-3摩尔％CaO。
又在另一种实施方式中,强化的玻璃基材120可包含碱性铝硅酸盐玻璃组合物，其包含以下成分、主要由以下成分组成或由以下成分组成：60-70摩尔％SiO2；6-14摩尔％Al2O3；0-15摩尔％B2O3；0-15摩尔％Li2O；0-20摩尔％Na2O；0-10摩尔％K2O；0-8摩尔％MgO；0-10摩尔％CaO；0-5摩尔％ZrO2；0-1摩尔％SnO2；0-1摩尔％CeO2；小于50ppmAs2O3；和小于50ppmSb2O3；其中12摩尔％≤Li2O+Na2O+K2O≤20摩尔％和0摩尔％≤MgO+CaO≤10摩尔％。
又在另一种实施方式中,强化的玻璃基材120可包含碱性铝硅酸盐玻璃组合物，其包含以下成分、主要由以下成分组成或由以下成分组成：64-68摩尔％SiO2；12-16摩尔％Na2O；8-12摩尔％Al2O3；0-3摩尔％B2O3；2-5摩尔％K2O；4-6摩尔％MgO；和0-5摩尔％CaO,其中：66摩尔％≤SiO2+B2O3+CaO≤69摩尔％；Na2O+K2O+B2O3+MgO+CaO+SrO>10摩尔％；5摩尔％≤MgO+CaO+SrO≤8摩尔％；(Na2O+B2O3)-Al2O3≤2摩尔％；2摩尔％≤Na2O-Al2O3≤6摩尔％；和4摩尔％≤(Na2O+K2O)-Al2O3≤10摩尔％。
在替代实施方式中，强化的玻璃基材120可包含碱性铝硅酸盐玻璃组合物，其包含以下成分、主要由以下成分组成或由以下成分组成：2摩尔％或更多的Al2O3和/或ZrO2,或4摩尔％或更多的Al2O3和/或ZrO2。
在一些实施方式中，强化的玻璃基材120中所用玻璃组合物的配料中可包含0-2摩尔％的选自下组的至少一种澄清剂：Na2SO4、NaCl、NaF、NaBr、K2SO4、KCl、KF、KBr和SnO2。
根据一个或多个实施方式的强化的玻璃基材120的厚度可为约100μm-5mm。示例性强化的玻璃基材120的厚度是100μm-500μm,例如,100,200,300,400,或500μm。其它示例强化的玻璃基材120的厚度是500μm-1000μm,例如,500,600,700,800,900或1000μm。强化的玻璃基材120的厚度可大于1mm,例如为约2,3,4,或5mm。在一种或更多种具体实施方式中,强化的玻璃基材120的厚度可为2mm或更小或者小于1mm。强化的玻璃基材120可进行酸抛光或以其它方式处理，以去除或减少表面瑕疵的影响。
如图1、1A和2-4所示,膜110可设置在强化的玻璃基材120的主要表面(122,124)之一上。可将额外的膜112和/或其它的膜114设置在强化的基材上,如图3和5所示。膜110、额外的膜112和其它的膜114相对于彼此的设置和/或相对于强化的玻璃基材120的设置可根据应用而变化。
如图1、1A和2-4所示,膜110可形成与玻璃基材120的第一界面130。在一种或多种实施方式中,膜110的平均膜失效应变可小于强化的玻璃基材120的平均失效应变。在具体实施方式中,在挠曲负载过程中，裂纹趋于源自膜110，且因为膜和强化的玻璃基材120之间的强力的粘合，膜110中的裂纹可如本文所定义的桥接进入强化的玻璃基材120，并可最终导致玻璃-膜层压件100的毁灭性失效。这种独特和改造的失效过程减轻了先前存在的瑕疵尺寸数量对强化的玻璃基材120表面的影响，并得到更窄的强度分布。
如本文所使用，术语"桥连"或"桥接",指形成裂纹、瑕疵或缺陷，且这种裂纹、瑕疵或缺陷尺寸的生长和/或从一种材料、层或膜扩展进入另一种材料、层或膜。例如,桥接包括其中膜110中存在的裂纹扩展进入另一种材料、层或膜(例如,强化的玻璃基材120)的情况。术语"桥连"或"桥接"还包括其中裂纹穿过不同材料、不同层和/或不同膜的界面的情况。对于裂纹在这些材料、层和/或膜之间的桥接而言，材料、层和/或膜无需相互直接接触。例如,裂纹可通过设置的第一和第二材料之间的中间材料的桥接，从第一材料桥接进入不直接接触第一材料的第二材料。相同的情况可适用于层和膜，以及材料、层和膜的组合。在本文所述的玻璃-膜层压件中，裂纹可源自膜110、额外的膜112、其它的膜114和/或强化的玻璃基材120中的一种，并桥接进入膜110、额外的膜112、其它的膜114和/或强化的玻璃基材120中的其它种类中。本文所述的玻璃-膜层压件100呈现窄的失效强度分布，从而裂纹桥接以更加可预测和受控的方式进行。
膜110可表征为硬的和/或脆性的。在一些实施方式中,膜110呈现的杨氏模量可为约10GPa或更大。在具体实施方式中,膜110呈现的杨氏模量可为约70GPa或更大,140GPa或更大,或甚至200GPa或更大,包含在它们之间的所有范围和子范围。例如,膜110呈现的杨氏模量可为约10GPa-约300GPa,包含在它们之间的所有范围和子范围。在一种或多种变体中,膜110呈现的杨氏模量可为约10GPa,约11GPa,约12GPa,约13GPa,约14GPa,约15GPa,约16GPa,约17GPa,约18GPa,约19GPa,约20GPa,约25GPa,约30GPa,约35GPa,约40GPa,约45GPa,约50GPa,约55GPa,约60GPa,约65GPa,约75GPa,约80GPa,约85GPa,约90GPa,约95GPa,约100GPa,约105GPa,约110GPa,约115GPa,约120GPa,约125GPa,约130GPa,约135GPa,约145GPa,约150GPa,约155GPa,约160GPa,约165GPa,约170GPa,约175GPa,约180GPa,约185GPa,约190GPa,约195GPa,约205GPa,约210GPa,约215GPa,约220GPa,约225GPa,约230GPa,约235GPa,约240GPa,约245GPa,约250GPa,约255GPa,约260GPa,约265GPa,约270GPa,约275GPa,约280GPa,约285GPa,约290GPa,约295GPa,约300GPa,或约305GPa。
在一些实施方式中,膜110呈现的平均失效应变小于强化的玻璃基材120的平均失效应变。根据一种或多种实施方式,膜110呈现的平均失效应变可为2％或更小。在具体实施方式中,膜110呈现的平均失效应变可为1.9％或更小,1.8％或更小,1.7％或更小,1.6％或更小,1.5％或更小,1.4％或更小,1.3％或更小,1.2％或更小,1.1％或更小,1.0％或更小,0.9％或更小,0.8％或更小,0.7％或更小,0.6％或更小,或0.5％或更小,包含在它们之间的所有范围和子范围。在一些情况下,膜110可呈现大于约0.01％,或在一些情况下大于0.1％的平均失效应变，以容忍应用中的正常使用。
膜110可包含一个或多个层。如图1A所示,膜110可包含第一层101、第二层102、第三层103、第四层104和/或第五层105。应理解图1A只是说明性的，膜110的层数可变化，且膜可包含单一层、2层、3层、4层、5层,或更多层。所述层可包含下述的一种或多种：IR阻断(例如,反射或吸收)层,UV阻断(例如,反射或吸收)层,导电层,半导体层,电子层,薄膜晶体管层,触敏层,图象显示层,荧光层,磷光层,光发射(例如有机发光二极管)层,波长-选择性反射层,头戴式显示器层,耐刮擦层,减反射层,防眩光层,耐污层,自清洁层,阻挡层,钝化层,气密性层,扩散-阻断层和耐指印层。上述层可包含子层，该子层可具有彼此相同或不同的组成。附加的或可选的，该子层彼此可具有不同的性质(例如机械、光学或电学性质)。该子层可具有彼此相同或不同的厚度。
在一些实施方式中,膜110或层或膜的子层可包含氧化物、氧氮化物、氮化物、碳化物、含硅聚合物、半导体、透明导体、金属及其组合。示例性氧化物包含SiO2,Al2O3,TiO2,Nb2O5,Ta2O5,ZrO2,及其组合。类似地，氧氮化物或氮化物可包含具有不同的结合的氧和/或氮的量的Si,Ti,Al的化合物。示例性碳化物包含化合物Si,B,Ti,Zr等。含硅聚合物可选自下组：硅氧烷,倍半硅氧烷,或其组合。半导体可选自下组：Si,Ge,或其组合。透明导体可选自下组：氧化铟锡、氧化锡、氧化锌或其组合。在一些实施方式中,甚至整个膜的层可具有均一的组成。
膜110可呈现一种或多种功能性质。例如,这种功能性质可包含硬度、模量、耐磨损性、耐刮擦性、机械耐久性、摩擦系数、电导率、光学折射率、密度、不透明度、透明度、反射率等。
在一些实施方式中,膜110以及玻璃-膜层压件100可呈现光学透明度和低光学畸变,其包含低光学散射。在一些实施方式中,本文所述的这种玻璃-膜层压件100可用于窗户应用中。玻璃-膜层压件100在部分可见光波长范围上呈现的透光率可为约10％或更大,20％或更大,30％或更大,40％或更大,50％或更大,60％或更大,70％或更大,80％或更大,或90％或更大。例如,玻璃-膜层压件100呈现的透光率可为约10％-约99％,约15％-约99％,约20％-约99％,约25％-约99％,约30％-约99％,约40％-约99％,约50％-约99％,约10％-约90％,约10％-约80％,约10％-约70％,约10％-约60％,约50％-约90％,约60％-约80％,约50％-约70％,约70％-约99％,约70％-约90％,约80％-约99％,约80％-约90％,或约90％-约99％,包含在它们之间的所有范围和子范围。
玻璃-膜层压件100呈现的光学透射雾度(如通过ASTMD1003或类似的方法所测量)可为10％或更小,5％或更小,4％或更小,3％或更小,2％或更小,1％或更小,或甚至0.5％或更小。在一些实施方式中,玻璃-膜层压件100呈现的光学透射雾度可为约0.01％-约10％,约1％-约10％,约2％-约10％,约3％-约10％,约4％-约10％,约5％-约10％,约6％-约10％,约7％-约10％,约8％-约10％,约9％-约10％,约0.01％-约5％,约0.1％-约4％,约0.1％-约3％,约0.1％-约2％,或约0.1％-约1％,包含在它们之间的所有范围和子范围。玻璃-膜层压件100呈现这种透射雾度，且与玻璃-膜层压件100(包含所用的强化的玻璃基材和/或设置在其上的任何膜)的厚度无关。
为膜110设想了不同的厚度。例如,膜110可包含最高达100μm的厚度。在一些实施方式中,膜110的厚度可为约0.002-约100μm,约0.002μm-约90μm,约0.002μm-约80μm,约0.002μm-约70μm,约0.002μm-约60μm,约0.002μm-约50μm,约1μm-约100μm,约10μm-约100μm,约20μm-约100μm,约30μm-约100μm,约40μm-约100μm,约50μm-约100μm,约0.002μm-约10μm,约0.1μm-约10μm,约1μm-约10μm或约1.5μm-约10μm,包含在它们之间的所有范围和子范围。在具体实施方式中,膜110的厚度是约0.002μm,约0.0025μm,约0.003μm,约0.004μm,约0.005μm,约0.006μm,约0.007μm,约0.008μm,约0.009μm,约0.01μm,约0.015μm,约0.02μm,约0.025μm,约0.03μm,约0.035μm,约0.04μm,约0.045μm,约0.05μm,约0.055μm,约0.06μm,约0.065μm,0.07μm,0.075μm,约0.08μm,约0.085μm,约0.09μm,约0.095μm,约0.10μm,约0.15μm,约0.20μm,约0.25μm,约0.30μm,约0.35μm,约0.40μm,约0.45μm,约0.50μm,约0.55μm,约0.60μm,约0.65μm,约0.70μm,约0.75μm,约0.80μm,约0.85μm,约0.90μm,约0.95μm,约1.0μm,约1.1μm,约1.2μm,约1.3μm,约1.4μm,约1.5μm,约1.6μm,约1.7μm,约1.8μm,约1.9μm,约2μm,约2.5μm,约3μm,约3.5μm,约4μm,约4.5μm,约5μm,约5.5μm,约6μm,约6.5μm,约7μm,约7.5μm,约8μm,约8.5μm,约9μm,约9.5μm或约10μm。在一些实施方式中,可使膜110的厚度最小化。
根据一种或多种实施方式,玻璃-膜层压件100包含膜和强化的玻璃基材120之间的界面130，膜在该界面130处粘合到强化的玻璃基材。在一些实施方式中,膜110粘合到强化的玻璃基材,从而当在通过贝克维奇金刚石压痕仪使用非零负载压痕玻璃-膜层压件之后，在光学显微镜下观察时,不存在可见的膜从玻璃基材的脱层,该非零负载最高达约40克(例如,最高达约2克,最高达约4克,最高达约6克,最高达约8克,最高达约10克,最高达约12克,最高达约14克,最高达约16克,最高达约18克,最高达约20克,最高达约22克,最高达约24克,最高达约26克,最高达约28克,最高达约30克,最高达约32克,最高达约34克,最高达约36克,或最高达约38克,包含在它们之间的所有范围和子范围)。
当使玻璃-膜层压件100遭受挠曲负载(例如,在挠曲强度测试过程中)时,在这种负载中，膜110呈现的总净应力可足以导致膜110和强化的玻璃基材120之间形成裂纹桥接。膜110的总净应力足以导致越过界面130形成裂纹桥接(例如,源自膜110内的裂纹桥接进入强化的玻璃基材120或源自强化的玻璃基材120中的裂纹桥接进入膜110)。膜110的总净应力可足以导致在膜、额外的膜112和/或其它的膜114之间形成裂纹桥接。如本文所使用，术语"净应力"包含膜110中的固有应力(例如,在设置或形成过程中在膜110中存在或产生的应力)、因(例如,膜110、强化的玻璃基材120、额外的膜112和/或其它的膜114之间)热膨胀系数不匹配造成的应力,和因挠曲负载造成的拉伸应力。净应力可包含上述应力之和。
在一些实施方式中,膜110呈现的断裂韧度是约10MPa·m1/2或更小。例如,膜110呈现的断裂韧度可为约0.1MPa·m1/2-约10MPa·m1/2,包含在它们之间的所有范围和子范围。在具体实施方式中,膜110的断裂韧度是约0.1MPa·m1/2,约0.2MPa·m1/2,约0.3MPa·m1/2,约0.4MPa·m1/2,约0.5MPa·m1/2,约0.6MPa·m1/2,约0.7MPa·m1/2,约0.8MPa·m1/2,约0.9MPa·m1/2,约1MPa·m1/2,约2MPa·m1/2,约3MPa·m1/2,约4MPa·m1/2,约5MPa·m1/2,约6MPa·m1/2,约7MPa·m1/2,约8MPa·m1/2,约9MPa·m1/2,或10MPa·m1/2。在一些实施方式中,膜110的断裂韧度小于强化的玻璃基材120的断裂韧度。
根据一种或多种实施方式,膜110呈现的临界应变能量释放速率(GIC＝KIC 2/E)小于约1kJ/m2。例如,临界应变能量释放速率可为约0.99kJ/m2,0.95kJ/m2,0.9kJ/m2,约0.8kJ/m2,约0.7kJ/m2,约0.6kJ/m2,约0.5kJ/m2,约0.4kJ/m2,约0.3kJ/m2,约0.2kJ/m2,约0.1kJ/m2,约0.09kJ/m2,约0.08kJ/m2,约0.07kJ/m2,约0.06kJ/m2,约0.05kJ/m2,约0.04kJ/m2,约0.03kJ/m2,约0.02kJ/m2,约0.01kJ/m2,约0.009kJ/m2,约0.008kJ/m2,约0.007kJ/m2,约0.006kJ/m2,约0.005kJ/m2,约0.004kJ/m2,约0.003kJ/m2,约0.002kJ/m2,或约0.001kJ/m2,包含在它们之间的所有范围和子范围。
膜110和强化的玻璃基材120之间的界面130呈现的界面断裂韧度可大于强化的玻璃基材120的断裂韧度的约25％或甚至50％。在一种或多种具体实施方式,界面断裂韧度大于玻璃基材断裂韧度的约55％,60％,65％,70％,80％,90％或100％。在一些实施方式中,界面断裂韧度是玻璃基材断裂韧度的至少1.1倍,1.2倍,1.3倍,1.4倍,1.5倍,1.6倍,1.7倍,1.8倍,1.9倍,2倍,2.5倍,3倍,3.5倍,4倍,4.5倍,5倍,5.5倍,6倍,6.5倍,7倍,7.5倍,8倍,8.5倍,9倍,9.5倍,或甚至10倍。较高的界面断裂韧度通常与膜110和强化的玻璃基材120之间的较强的粘合相对应。粘合还可通过不同的其它度量来表征，例如使用本文所述的金刚石压痕方法。
在一些实施方式中,可将额外的膜112(即,如果存在两个或多个膜则第二膜或多个膜)设置在膜110(即,第一膜)上，从而膜110在额外的膜112和强化的玻璃基材120之间,如图2所示。或者，额外的膜112可设置在膜110和强化的玻璃基材120之间(未显示)。在图3所示的实施方式中,额外的膜112可设置在与膜110的相反的主要表面(122,124)上,从而强化的玻璃基材120设置在膜110和额外的膜112之间。具体来说，膜110可设置在一个主要表面122上，且额外的膜112可设置在另一个主要表面124上。在这种实施方式中,膜110可在挠曲负载过程中进行拉伸。
在一些实施方式中,玻璃-膜层压件100可包含设置在强化的玻璃基材120的主要表面(122,124)中的一个或两个上的多个膜。这种实施方式可称作包含多膜系统的玻璃-膜层压件100。如图4所示,玻璃-膜层压件100可包含多膜系统，其包含膜110、额外的膜112和其它的膜114。其它的膜114可设置在强化的玻璃基材120的主要表面122,124中的任一种上。在一种变体中,其它的膜114可设置在膜110和额外的膜112之间。在另一种变体中,其它的膜114可设置在膜110和强化的玻璃基材120之间，或者可设置在额外的膜112和强化的玻璃基材120之间。
额外的膜112和/或其它的膜114可具有与膜110相同或不同的性质。例如,额外的膜112和/或其它的膜114可表征为脆性，但其脆度水平可不同于膜110的脆度水平。在这种实施方式,额外的膜112和/或其它的膜114使得裂纹能在膜110、额外的膜112、其它的膜114和/或强化的玻璃基材120之间桥接。
额外的膜112和/或其它的膜114可包含一个或多个层。所述层可包含下述的一种或多种：IR反射层,UV反射层,导电层,半导体层,电子层,薄膜晶体管层,触敏层,图象显示层,荧光层,磷光层,光发射(例如有机发光二极管)层,波长-选择性反射层,头戴式显示器层,耐刮擦层,减反射层,防眩光层,耐污层,自清洁层,阻挡层,钝化层,气密性层,扩散-阻断层和耐指印层。额外的膜112和/或其它的膜114的上述层可包含子层，该子层包含彼此相同或不同的组成。附加的或可选的，该子层可具有彼此不同的性质(例如机械、光学或电学性质)。子层厚度可相同或不同。
在一些实施方式中,额外的膜112和/或其它的膜114可包含氧化物、氧氮化物、氮化物、碳化物、含硅聚合物、半导体、透明导体、金属及其组合。示例性氧化物包含SiO2,Al2O3,TiO2,Nb2O5,Ta2O5,ZrO2,及其组合。类似地，氧氮化物或氮化物可包含具有不同的结合的氧和/或氮的量的Si,Ti,Al的化合物。示例性碳化物包含Si,B,Ti,Zr等的化合物。含硅聚合物可选自下组：硅氧烷,倍半硅氧烷,或其组合。半导体可选自下组：Si,Ge,或其组合。透明导体可选自下组：氧化铟锡、氧化锡、氧化锌或其组合。
额外的膜112和/或其它的膜114的厚度可根据应用而变化。在一些实施方式中,可使额外的膜112和/或其它的膜114的厚度最小化。额外的膜112和/或其它的膜114包含的厚度可最高达100μm,或厚度可为约0.002μm-约10μm,包含在它们之间的所有范围和子范围。在具体实施方式中,额外的膜112和/或其它的膜114的厚度是约0.003μm,约0.004μm,约0.005μm,约0.006μm,约0.007μm,约0.008μm,约0.009μm,约0.01μm,约0.015μm,约0.02μm,约0.025μm,约0.03μm,约0.035μm,约0.04μm,约0.045μm,约0.05μm,约0.055μm,约0.06μm,约0.065μm,约0.07μm,约0.075μm,约0.08μm,约0.085μm,约0.09μm,约0.095μm,约0.10μm,约0.15μm,约0.20μm,约0.25μm,约0.30μm,约0.35μm,约0.40μm,约0.45μm,约0.50μm,约0.55μm,约0.60μm,约0.65μm,约0.70μm,约0.75μm,约0.80μm,约0.85μm,约0.90μm,约0.95μm,约1.0μm,约1.1μm,约1.2μm,约1.3μm,约1.4μm,约1.5μm,约1.6μm,约1.7μm,约1.8μm,约1.9μm,约2μm,约2.5μm,约3μm,约3.5μm,约4μm,约4.5μm,约5μm,约5.5μm,约6μm,约6.5μm,约7μm,约7.5μm,约8μm,约8.5μm,约9μm,或约9.5μm,包含在它们之间的所有范围和子范围。额外的膜112和其它的膜114的厚度可彼此相同或不同，和/或与膜110相同或不同。
在一些实施方式中,膜110、额外的膜112和/或其它的膜114形成堆叠件116,如图2和4所示,该堆叠件116呈现的断裂韧度是约10MPa·m1/2或更小。在具体实施方式中,堆叠件116呈现的断裂韧度可为约0.1MPa·m1/2-约10MPa·m1/2,包含在它们之间的所有范围和子范围。在一种或多种变体中,堆叠件116呈现的断裂韧度可为约0.05MPa·m1/2,约0.1MPa·m1/2,约0.2MPa·m1/2,约0.3MPa·m1/2,约0.4MPa·m1/2,约0.5MPa·m1/2,约0.6MPa·m1/2,约0.7MPa·m1/2,约0.8MPa·m1/2,约0.9MPa·m1/2,约1MPa·m1/2,约2MPa·m1/2,约3MPa·m1/2,约4MPa·m1/2,约5MPa·m1/2,约6MPa·m1/2,约7MPa·m1/2,约8MPa·m1/2,约9MPa·m1/2,或10MPa·m1/2。在一些实施方式中,堆叠件116的断裂韧度小于强化的玻璃基材的断裂韧度。
膜110、额外的膜112和/或其它的膜114可使用下述方法来设置：真空沉积技术，例如化学气相沉积(例如,等离子体增强化学气相沉积),物理气相沉积(例如,反应性或非反应性溅射或激光烧蚀),热蒸发或电子束蒸发，或原子层沉积。还可使用基于液体的技术将膜110、额外的膜112和/或其它的膜114设置在强化的玻璃基材120的一个或多个表面122,124上,例如溶胶-凝胶涂覆或聚合物涂覆方法,例如其中旋涂、喷涂、狭缝拉制、滑动涂覆、线绕杆涂覆、刀片/刀涂覆、气刀涂覆、幕涂、凹版印刷和辊涂。在一些实施方式中，可需要在下述地方使用粘合促进剂：膜110和强化的玻璃基材120之间,强化的玻璃基材120和额外的膜112之间,膜110、额外的膜112和/或其它的膜114之间,膜110之间，膜110的层(如果有的话)之间,额外的膜112的层(如果有的话)之间和/或其它的膜114的层(如果有的话)之间。在替代实施方式中,膜110,额外的膜112,和/或其它的膜114,可设置成转移层。
在其中玻璃-膜层压件包含多膜系统的一些实施方式中,膜110、额外的膜112和/或其它的膜114可彼此粘合或者粘合到强化的玻璃基材120，从而当在通过贝克维奇金刚石压痕仪使用最高达约40克(例如,最高达约2克,最高达约4克,最高达约6克,最高达约8克,最高达约10克,最高达约12克,最高达约14克,最高达约16克,最高达约18克,最高达约20克,最高达约22克,最高达约24克,最高达约26克,最高达约28克,最高达约30克,最高达约32克,最高达约34克,最高达约36克,或最高达约38克,包含在它们之间的所有范围和子范围)的非零负载压痕玻璃-膜层压件之后，在光学显微镜下观察时,不存在可见的离开强化的玻璃基材120的膜110、额外的膜112或其它的膜114的脱层或者这些膜彼此之间的脱层。在一些实施方式中,压痕可贴着玻璃-膜层压件100的任一侧面施加，只要至少膜110存在于施加压痕的那一侧面上(即,膜110遭受压痕)。
在其中玻璃-膜层压件包含多膜系统的一些实施方式中,膜110和额外的膜112或其它的膜114中的一个或两个形成彼此之间的界面和/或与强化的玻璃基材120之间的界面，且这些界面中的至少一个呈现的断裂韧度大于强化的玻璃基材120的断裂韧度的25％或甚至50％。在一些实施方式中,多膜系统中的所有这些界面呈现的断裂韧度大于强化的玻璃基材120的断裂韧度的约50％。例如,界面的断裂韧度可大于强化的玻璃基材120的断裂韧度的55％,60％,65％,70％,75％,80％,85％,90％,95％,或甚至100％。在一些实施方式中,界面中至少一个的断裂韧度至少比玻璃基材断裂韧度大至少1.1倍,1.2倍,1.3倍,1.4倍,1.5倍,1.6倍,1.7倍,1.8倍,1.9倍,2倍,2.5倍,3倍,3.5倍,4倍,4.5倍,5倍,5.5倍,6倍,6.5倍,7倍,7.5倍,8倍,8.5倍,9倍,9.5倍,或甚至10倍。
本发明的第二方面涉及包含本文所述的玻璃-膜层压件100的具体应用。在一种或多种实施方式中,汽车窗户包含玻璃-膜层压件100。当用于汽车窗户应用时，玻璃-膜层压件100在部分可见光波长范围上呈现的透光率可为约10％或更大,20％或更大,30％或更大,40％或更大,50％或更大,60％或更大,70％或更大,80％或更大,或90％或更大,包含在它们之间的所有范围和子范围。玻璃-膜层压件100还可呈现较低的光学散射，这可通过光学透射雾度(如通过ASTMD1003或类似的方法所测量)来表征，其是10％或更小,5％或更小,4％或更小,3％或更小,2％或更小,1％或更小,或甚至0.5％或更小,包含在它们之间的所有范围和子范围。玻璃-膜层压件100呈现这种透射雾度，且与玻璃-膜层压件100(包含所用的强化的玻璃基材和/或设置在其上的任何膜)的厚度无关。
汽车窗户应用可额外地受益于膜110、膜112或其它的膜114的额外的功能,例如本文所提及的一些功能，包含UV阻断,IR阻断,触敏，信息显示,或用于头戴式显示器的波长-选择性反射。当用于汽车窗户应用时，玻璃-膜层压件100可呈现窄的和受控的失效强度分布以及不对称的挠曲强度或不对称的抗冲击性,从而玻璃-膜层压件耐受更大的外部冲击力，但在较低的内部冲击力下破碎，这增强了乘客的安全。
本文所述的玻璃-膜层压件100的实施方式通过察觉到强化的玻璃基材120和设置其上的膜110的性质之间的关系，来呈现窄的失效强度分布。在一些实施方式中,因为离子交换过程、处理、清洁和/或其它因素，所用的强化的玻璃基材120具有特殊的瑕疵分布。所有这些因素可为玻璃基材的失效应变做出贡献,该玻璃基材包含批露的强化的玻璃基材120。与呈现较高失效应变的本文所述的强化的玻璃基材120相比，即使是强化的，具有较大的或不受控的瑕疵分布或低劣表面质量的玻璃基材仍然可呈现较低的失效应变。在一些实施方式中,膜110呈现良好定义的性质，其是专门为批露的强化的玻璃基材120定制的。例如,膜110的失效应变或韧度是相对于给定强化的玻璃基材中的瑕疵分布来定义的,得到其中玻璃基材的失效应变大于一种或多种膜的失效应变的一个条件。
在一些实施方式中,玻璃-膜层压件可包含具有在第一主要表面和第二主要表面中的一个或两个处测量的平均基材失效应变的玻璃基材(其可为强化的),该平均基材失效应变大于平均膜失效应变，且层压件具有如在10个或更多个基本上相同的层压件上所测量的失效强度分布,该失效强度分布在10个或更多个层压件的平均强度上下变化小于约±20％(例如,或小于±10％,或小于±5％)。
本发明的第三方面涉及形成玻璃-膜层压件的方法。在一些实施方式中,所述方法包含提供强化的玻璃基材120，和在强化的玻璃基材的表面上设置膜110。膜呈现的平均失效应变可大于强化的玻璃基材的平均失效应变。所述方法可包含在膜和强化的玻璃基材之间形成界面，该界面呈现本文其它地方所述的断裂韧度(例如,大于强化的玻璃基材的断裂韧度的约25％或甚至50％)。在具体实施方式中,所述方法包含于在强化的玻璃基材的表面上设置膜之前，清洁要在其上设置膜的强化的玻璃基材的表面。表面可通过湿清洁或等离子体清洁来清洁。湿清洁可包含通过使用液体清洁溶液来清洁。液体清洁溶液的示例可包含KOH溶液,NaOH溶液,洗涤剂溶液,酸性溶液,氢氧化物溶液,和各种溶液,和本技术领域所公知的溶液例如"Piranha"和"RCA清洁"配方的组合。等离子体清洁可包含使强化的玻璃基材暴露于由一种或多种气态物质(例如,氩气、氧气、空气等)构建的等离子体。在一些实施方式中,所述方法包含在如本文所述的强化的玻璃基材120上设置额外的膜112或其它的膜114。额外的膜112和/或其它的膜114可设置在强化的玻璃基材120和膜110之间。或者,额外的膜112和/或其它的膜114可设置在与膜110强化的玻璃基材120的相反的主要表面上。
在一些实施方式中,所述方法包含控制膜110的一种或多种性质，以调节玻璃-膜层压件100的失效强度。如本文所使用，术语"控制"可包含选择、改变或保持一种或多种性质。这种膜性质可包含膜厚度、膜模量或膜残留的应力。可控制膜的厚度、模量或残留的应力中的一种或多种，同时可固定膜的厚度、模量或残留的应力中的其它性质。例如,可固定膜的杨氏模量和残留的应力,同时控制膜的厚度。在另一实施例中,固定膜的厚度和残留的应力，同时控制杨氏模量。又在另一实施例中,固定膜的厚度和杨氏模量，同时控制膜的残留的应力。任选地,控制厚度和杨氏模量，同时固定残留的应力。在另一种选项中,控制杨氏模量和残留的应力，同时固定厚度。又在另一种选项中,控制厚度和残留的应力，同时固定杨氏模量。附加的或可选的,可同时控制膜厚度、膜模量或膜残留的应力三种中的全部。
在一种变体中,所述方法包含通过沉积受控量的膜来控制膜110厚度，以提供特殊的膜厚度来调节玻璃-膜层压件的失效强度。可控制膜厚度来增加或降低膜厚度。在一些实施方式中,增加厚度会降低玻璃-膜层压件100的失效强度。
在另一种变体中,所述方法包含通过选择具有特殊的杨氏模量的膜来控制膜110模量，从而玻璃-膜层压件具有所需的失效强度。在一些实施方式中,选择具有更大杨氏模量的膜得到具有更低失效强度的玻璃-膜层压件。
又在另一种变体中,可以增加或降低膜的残留的应力的方式沉积膜110来控制膜110的残留的应力,从而提供具有所需的失效强度的玻璃-膜层压件。残留的应力可表征为在沉积或形成膜的过程中在膜110中形成的初始应力，其可包含拉伸应力或压缩应力。在一种变体中,可增加膜110中残留的拉伸应力，从而膜110具有更低的失效应变,或者换句话说,玻璃-膜层压件100遭受更低的应变水平时膜110中可形成裂纹。此外,虽然无意受限于理论,但在给定负载下，具有更低的失效应变的膜110增加在膜110中形成裂纹的概率，并由此趋于提供窄的失效强度分布。可通过使用本技术领域所公知的方法改变膜110的沉积或形成，来增加或降低膜110中的残留的拉伸应力。
当控制膜110的性质时,可使膜110的一种或多种其它性质保持固定，从而获得所需的受控的失效强度的效果。可保持固定的这种膜的其它性质可包含断裂韧度、密度、微观结构、结晶度、化学组成、缺陷水平、粗糙度、颗粒污染、屈服应力、塑性、膜中的间隙或针孔,和本文所述的或本技术领域所公知的其它的膜性质。
玻璃-膜层压件100的失效强度或所需的失效强度可使用本技术领域所公知的方法来估算。例如,失效强度可使用下述变量或常数来估算：例如杨氏模量、泊松比(Poisson's ratio)、膜的厚度和残留的应力、强化的玻璃基材的临界能量释放速率(GIC)、已知的强化的玻璃基材中的几何因子和/或压缩应力。估算玻璃-膜层压件100的失效强度时可考虑的其它因素包含假定的可在强化的玻璃基材表面中形成的裂纹长度。此外,玻璃-膜层压件100的失效强度可使用本文其它地方所述的实验方法来测定，例如环叠环测试或落球测试。
用来估算或测量玻璃-膜层压件的失效强度或失效强度分布的上述这些方法，也可用来估算或测量层压件中所用的强化的玻璃基材120的失效强度和失效强度分布。在一些实施方式中,可使用环叠环测试弯曲测试来测量强化的玻璃基材120的失效强度,其测量在强化的玻璃基材120的外部表面处的弯曲应力σ。
虽然无意受限于理论，但据信有裂纹的膜具有相关的能量，其可用来控制下面的玻璃基材(包含下面的强化的玻璃基材)的断裂。以能量释放速率的形式表示的能量的大小取决于膜和下面的玻璃基材材料的机械性质。例如,能量释放速率可随着膜杨氏模量与玻璃基材杨氏模量的比例而变化。能量释放速率还可与膜的厚度成正比。此外，较高的拉伸残留的应力还可影响使玻璃基材发生断裂的能量。
在一些实施方式中,当强化的玻璃基材120具有已知的失效强度和/或失效强度分布时,如本文所述可固定膜110的杨氏模量并可控制膜110的厚度,从而提供具有所需的失效强度或失效强度分布的玻璃-膜层压件。
附加的或可选的，当强化的玻璃基材120具有已知的失效强度或失效强度分布时,如本文所述可固定膜110的厚度并可控制膜110的杨氏模量,从而提供具有所需的失效强度或失效强度分布的玻璃-膜层压件。
所述方法可包含如本文所述使用强化的玻璃基材120的已知失效强度或失效强度分布并控制膜110的残留的应力,从而提供具有所需的失效强度或失效强度分布的玻璃-膜层压件100。
附加的或可选的,所述方法可包含控制膜110的其它的性质例如失效应变或韧度,从而提供具有所需的失效强度或失效强度分布的玻璃-膜层压件。除了控制膜模量、膜厚度或膜残留的应力中的一种或多种以外或作为替代，所述方法可包含控制失效应变或韧度膜110。
附加的或可选的,所述方法可包含控制膜110的一种或多种其它性质(例如密度、微观结构、结晶度、化学组成、缺陷水平、粗糙度、颗粒污染、屈服应力、塑性、膜中的间隙或针孔,和本文所述的或本技术领域所公知的其它的膜性质)来控制膜110的失效应变。控制膜110的失效应变可使得能控制玻璃-膜层压件100的失效强度。
参考图1A,如本文所述，膜110可包含一个或多个层。在这种实施方式,当强化的玻璃基材120具有已知的强度分布时,可控制层101,102,103,104,和105中一个或多个的厚度、杨氏模量、残留的应力、失效应变和/或韧度，从而提供具有受控的失效强度或失效强度分布的玻璃-膜层压件。
在本文所述的其中固定一种或多种膜110性质的一些实施方式中,应理解这种性质可附加的或可选的被允许通过正常的加工变化性来改变(例如,改变厚度可导致改变残留的膜)。还可如本文相对于膜110所述的来控制额外的膜112和其它的膜114的性质。
图10显示本文所述的方法的一种或多种实施方式。图10所示的图片的水平轴表示强化的玻璃基材120中的瑕疵尺寸，单位是米。虚线显示不含设置任何其上的膜的强化的玻璃基材120(实施例6A)的环叠环测试强度结果。剩余的实线显示根据本文所述的一种或多种实施方式的玻璃-膜层压件的失效强度的估算。这种估算是使用本技术领域所公知的方法来计算的。玻璃-膜层压件包含具有不同厚度的ITO膜110，如图10所示。实施例6B包含30nm的ITO膜110,实施例6C包含60nm的ITO膜130,且实施例6D包含85nm的ITO膜110。虽然无意受限于理论,但该估算表明随着膜110的厚度增加,强化的玻璃基材120中任何预先存在的瑕疵对包含这种强化的玻璃基材120的玻璃-膜层压件100的失效强度分布的影响减弱,这由此导致更低的失效强度变化能力，即较高的韦布尔模量。这种关系示于图10中。
此外，还如图10所示,随着ITO膜110厚度从30纳米增加到60纳米,和增加到85纳米,玻璃-膜层压件110的强度降低。因此，本文所述的方法的实施方式使得通过选择膜110的厚度来获得所需的强度水平。应指出，图10中随玻璃-膜层压件100的瑕疵尺寸变化的强度曲线基本上是水平的线。这表明玻璃-膜层压件100的强度对瑕疵尺寸较不敏感。与不含设置其上的膜的强化的玻璃基材120相比，这些玻璃-膜层压件100的强度具有更窄的强度分布，这也示于图10中。虽然无意受限于理论,但图10所示的估算方法与本文所述的实验结果一致，其表明可利用较厚的膜110来降低玻璃-膜层压件100的失效强度,且实验证明这种膜的存在构建更窄的玻璃-膜层压件的强度分布(更高的韦布尔模量)。
实施例
通过以下实施例进一步阐述本发明的不同实施方式。
实施例1A-1D
实施例1A-1D包含根据本发明的一种或多种实施方式的玻璃-膜层压件或不含设置其上的膜的强化的玻璃基材。实施例1A-1D中的每一个都利用包含铝硅酸盐玻璃的市售玻璃基材玻璃基材的厚度是0.7mm，并通过离子交换过程强化，以提供856MPa的表面压缩强度和约20μm的压缩层深度。在离子交换过程中,将玻璃基材浸没在加热到约350℃-约450℃的温度范围的熔融的硝酸钾(KNO3)浴中并保持约3-8小时。
在离子交换过程完成之后,在1-4％浓度的KOH洗涤剂溶液中清洁实施例1A-1D的强化的玻璃基材，其由森米克林公司(SemicleanKG)提供并具有50-70℃的温度。在清洁过程中，将洗涤剂溶液在40-110KHz下超声搅拌。然后，在去离子水中淋洗所得强化的玻璃基材,其也在40-110KHz下超声搅拌并随后干燥。
使用由KDF提供的型号名称为903i的腔室，对实施例1A-1D的强化的玻璃基材进行等离子体清洁。使用约400WRF功率，在约15毫托(mTorr)的压力下和在约5sccm的氧流量、约50sccm的Ar流量下，将等离子体清洁进行约1分钟的持续时间。
在等离子体清洁结束之后,通过DC磁控溅射，在实施例1A和1C的强化的玻璃基材的表面上设置ITO膜。使用KDF提供的系统(其型号名称是903i)，从氧化物靶溅射ITO膜。溅射靶也由KDF提供并包括以重量计按比例10:90存在的SnO2和In2O3。当存在以约0.2sccm-约0.5sccm的速率流动的氧气，以及以30sccm的速率流动的氩气,且具有600W的DC电源时，在10毫托的压力下溅射ITO膜。在设置ITO膜之后,将实施例1A和1C在空气中于约200℃的温度下退火60分钟。比较例1B和1D也在相同条件下进行退火，但如上所述不与膜组合。实施例1A的ITO膜的厚度是约30nm，实施例1C的ITO膜的厚度是约85nm。实施例1A-1D中每一个的尺寸都是2英寸×2英寸。
对实施例1A-1D中的每一个进行环叠环测试，以评估实施例1A和1C的玻璃-膜层压件的挠曲强度以及比较例1B和1D的强化的玻璃基材的挠曲强度。该测试方法包含在环境温度下通过在单调单轴负载下的同心环构造，测定实施例1A-1D的双轴强度。使用直径为约1英寸的支撑环和直径为约0.5英寸的负载环，来进行环叠环测试。负载环的接触半径是约1.6mm,头速度是1.2mm/分钟。环叠环测试总体上根据ASTMC-1499-03用于环境温度下的先进陶瓷的单调等双轴挠曲强度的标准测试方法来实施,并对测试装配和测试条件进行了一些修改，如美国专利申请公开号2013/0045375第[0027]段所述，该文通过引用纳入本文。应指出，ROR测试之前，实施例1A-1D没有进行磨损。对于实施例1A和1C,在环叠环测试过程中，包含设置其上的ITO膜的玻璃-膜层压件的一侧进行拉伸。环叠环测试的结果示于图5的韦布尔图。
如图5所示,实施例1A和1C的韦布尔模量分别大于约12或大于约20。作为对比，比较例1B和1D的韦布尔模量分别小于5或小于4。图5还表明玻璃-膜层压件的失效强度可通过改变设置在强化的玻璃基材上的膜的厚度来调节。在强化的玻璃基材上设置较厚的膜提供的玻璃-膜层压件呈现的失效强度比玻璃-膜层压件包含较薄的膜时的失效强度更低。在可见光波长光谱的一部分上，实施例1A和1C的玻璃-膜层压件都呈现大于约70％的透光率,和小于约2％的光学透射雾度。
此外,实施例1A和1C的玻璃-膜层压件还分别呈现216.6kgf和175.4kgf的特征失效强度，如图5的“尺度”参数所示。作为比较,实施例1B和1D呈现的特征失效强度分别是356.0kgf和354.1kgf。
该数据表明，将脆性膜添加到强化的玻璃基材降低强度(即,失效负载)。这种强度的降低随着膜厚度的增加而增加。然而,膜与强化的玻璃基材的组合导致强度可变性降低(即,更高的韦布尔模量)。
实施例2A-2D
实施例2A-2D包含根据本发明的实施方式的玻璃-膜层压件或不含设置其上的膜的强化的玻璃基材。实施例2A-2D中的每一个都利用包含铝硅酸盐玻璃的市售玻璃基材玻璃基材的厚度是0.7mm，并以与实施例1A-1D相同的方式进行强化和湿清洁；然而，用于实施例2A-2D的所得强化的玻璃基材呈现约684MPa的表面压缩应力和约23μm的压缩层深度。此外,实施例2A-2D的强化的玻璃基材没有进行等离子体清洁。
在湿清洁结束之后,通过在沉积铬膜之前，在室温和约5x10-6托的基础压力下进行电子束蒸发,在实施例2B,2C和2D的强化的玻璃基材的表面上设置铬膜。比较例2A的强化的玻璃基材不与膜组合。实施例2B的膜的厚度是约300nm,实施例2C的膜的厚度是约950nm，实施例2D的膜的厚度是约3000nm。实施例2A-2D中每一个的尺寸都是2英寸×2英寸。
以与实施例1A-1D相同的方式，对实施例2A-2D中的每一个进行环叠环测试。环叠环测试的结果示于图6的韦布尔图。
如图6所示,实施例2B、2C和2D的韦布尔模量分别大于约48,大于约21,和大于约25。作为比较,比较例2A的韦布尔模量小于8。图6还表明玻璃-膜层压件的失效强度可通过改变设置在强化的玻璃基材上的膜的厚度来调节。在强化的玻璃基材设置较厚的膜提供的玻璃-膜层压件的失效强度比玻璃-膜层压件包含较薄的膜时的失效强度更低。
此外,实施例2B、2C和2D的玻璃-膜层压件还分别呈现136.5kgf、121.3kgf,和102.5kgf的特征失效强度，如图6的“尺度”参数所示。比较例2A呈现的特征失效强度是244.3kgf。
图6所示的数据显示与图5类似的趋势。因此，也观察到其中使用不同膜的图5所示的趋势。
实施例3A和3B
比较例3A包含不含设置其上的膜的已知的强化的玻璃基材，实施例3B包含根据本发明的一种或多种实施方式的玻璃-膜层压件。比较例3A和实施例3B利用包含铝硅酸盐玻璃的市售玻璃基材玻璃基材的厚度是0.7mm，并以与实施例1A-1D相同的方式进行强化和湿清洁；然而，所得强化的玻璃基材具有约983MPa的表面压缩应力和约20μm的压缩层深度。以与实施例2B-2D相同的方式，在实施例3B的强化的玻璃基材上设置铬膜；然而所得铬膜的厚度是10nm。比较例3A和实施例3B没有进行等离子体清洁。
如图7所示,实施例3B的韦布尔模量大于18,而比较例3A的韦布尔模量小于5。图7表明在一些情况下，甚至非常薄的膜(例如,10nm)可把韦布尔模量增加到大于约15。
此外,实施例3B的玻璃-膜层压件还呈现251.8kgf的特征失效强度，如图7的“尺度”参数所示。比较例3A呈现的特征失效强度是379.0kgf。
实施例4A-4D
比较例4A-4B包含不含膜的强化的玻璃基材，实施例4C-4D包含根据本发明的实施方式的玻璃-膜层压件。实施例4A-4D中的每一个都利用包含铝硅酸盐玻璃的市售玻璃基材玻璃基材的厚度是0.7mm，并以与实施例1A-1D相同的方式进行强化和湿清洁；然而，所得强化的玻璃基材具有约740MPa的表面压缩应力和约44μm的压缩层深度。实施例4A-4D的强化的玻璃基材没有进行等离子体清洁。
如下所述，在测试之前，比较例4A的强化的玻璃基材没有与膜组合或进行进一步处理。
比较例4B的强化的玻璃基材没有与膜组合，但在湿清洁之后以与实施例4C和4D相同的方式加热到约290℃的温度。如下所述，使用SiO2溶胶-凝胶涂覆实施例4C的强化的玻璃基材，从而提供厚度为100nm的SiO2膜，然后在约290℃的温度下固化。实施例4D是:1)如下所述，使用SiO2溶胶-凝胶进行涂覆，从而提供厚度是约100nm的SiO2膜；2)在约290℃的温度下固化；和3)以与实施例1A和1C相同的方式,使用ITO膜进行涂覆，从而提供厚度为约85nm的ITO膜。因此,实施例4D包含强化的玻璃基材，其具有厚度是约100nm的SiO2膜和厚度是约85nm的ITO膜,其中SiO2膜设置在强化的玻璃基材和ITO膜之间。
使用SiO2溶胶-凝胶涂覆实施例4C和4D，该SiO2溶胶-凝胶通过下述来制备：
1)在搅拌甲醇时，将25毫升的TEOS(正硅酸四乙酯)逐滴加入200毫升的甲醇中；
2)将25mL在水中的0.01M HCl逐滴加入甲醇和TEOS的混合物中；
3)加热甲醇、TEOS和在水中的HCl的混合物，在约70℃下回流约2小时；
4)将甲醇、TEOS和在水中的HCl的混合物冷却到室温，以形成混合物“A”；和
5)将12.5毫升的混合物“A”与5毫升的2-丙醇和5毫升的2-乙氧基乙醇混合。
然后，在实施例4C和4D的清洁的强化的玻璃基材的表面上旋涂SiO2溶胶-凝胶，旋涂速度是450RPM，时间是90秒。然后按如下所述将具有SiO2膜的强化的玻璃基材在约290℃的温度下固化约1.5小时:1)以约2℃/分钟的速率，将温度升高到290℃；2)将温度在290℃下保持约1.5小时；和3)以约10℃/分钟的速率冷却温度。所得SiO2膜是致密的，且在固化过程中在SiO2涂层中形成应力，这对相对于强化的玻璃基材具有低裂纹起始应变(失效应变)的SiO2膜作出贡献。
与实施例1A-1D一样，对实施例4A-4D进行环叠环测试。环叠环测试的结果示于图8的韦布尔图。如图8所示,单独使用SiO2膜赋予玻璃-膜层压件窄的和受控的失效强度分布。虽然无意受限于理论,但据信窄的和受控的失效强度分布至少部分地由SiO2溶胶-凝胶膜的低失效应变造成,这是因为在溶胶-凝胶干燥和固化过程中在膜中产生的拉伸应力造成的。根据实施例4C和4D的玻璃-膜层压件的韦布尔模量分别是22和26,而比较例4A和4B的韦布尔模量是5和10。在可见光波长光谱的一部分上，实施例4C的玻璃-膜层压件呈现大于约90％的透光率,和小于约0.5％的光学透射雾度。
此外,实施例4C和4D的玻璃-膜层压件还分别呈现135.9kgf,和122.4kgf的特征失效强度，如图8的“尺度”参数所示。比较例4A和4B呈现的特征失效强度分别是242.3kgf和313.9kgf。
比较例5A-5C
比较例5A-5C包含的玻璃-膜层压件利用非强化的玻璃基材或没有如本文所述的进行强化的玻璃基材。比较例5A-5C中的每一个都利用包含铝硅酸盐玻璃的市售玻璃基材玻璃基材的厚度为0.7毫米。与实施例1A-1D相同，对比较例5A-5C的玻璃基材进行等离子体清洁。
在湿清洁结束之后,以与实施例1A和1C相同的方式，在比较例5A和5C的玻璃基材的表面上设置ITO膜。实施例5A的ITO膜的厚度是约30nm，实施例5C的ITO膜的厚度是约85nm。比较例5A-5C中每一个的尺寸都是2英寸×2英寸。
以与实施例1A-1D相同的方式，对比较例5A-5C中的每一个进行环叠环测试。环叠环测试的结果示于图9的韦布尔图。
如图9所示,当利用非强化的玻璃基材时,尽管比较例5A和5C中所用的ITO膜类似于实施例1A和1D中所用的ITO膜，但没有构建窄的失效分布(或陡峭的韦布尔模量)。实际上，比较例5A和5C的失效应变分布类似于不包含任何ITO膜的比较例5B的失效应变分布。虽然无意受限于理论，但据信比较例5A和5C的玻璃-膜层压件(包含非强化的玻璃基材和ITO膜)没有呈现本文所述的玻璃-膜层压件(其包含强化的玻璃基材)的窄的失效强度分布，因为在这些比较例中,非强化的玻璃的平均失效应变可与ITO膜的平均失效应变相近似，或者低于ITO膜的平均失效应变。这表明小心地选择和控制强化的玻璃基材120性质,例如失效应变(其受到本文所述的表面质量、瑕疵数量、强化方法,和其它因素的影响),以及小心地选择本文所述的不同的膜性质，并额外地相对于强化的玻璃基材性质小心地考虑膜性质,可影响获得所需的受控的和窄的失效强度分布。
尽管出于说明性目的已经参考具体实施方式描述了本发明,但是受益于本公开的本领域技术人员可以理解能够在不背离本发明所揭示的范围的前提下进行其他的实施方式。因此，本领域技术人员可进行各种修改、改动和选择，而不背离本发明的范围。

Claims (20)

1.一种制品，其包括：
强化的玻璃基材，其具有第一主要表面、第二主要表面和在第一主要表面和第二主要表面中的一个或两个处的平均基材失效应变；和
设置在第一主要表面上的第一膜，该第一膜的平均膜失效应变小于平均强化的玻璃基材失效应变,
其中如通过环叠环测试所测量，所述制品的韦布尔模量大于约10。
2.如权利要求1所述的制品，其特征在于，所述膜粘合到所述强化的玻璃基材，从而在通过贝克维奇金刚石压痕仪使用最高达约40克的非零负载进行压痕之后，当在光学显微镜下观察时，所述膜不呈现可见的离开所述强化的玻璃基材的脱层。
3.如权利要求1-2中任一项所述的制品，其特征在于，所述膜包含下述中的至少一种：IR阻断层,UV阻断层,导电层,半导体层,电子层,薄膜晶体管层,触敏层,图象显示层,荧光层,磷光层,光发射层,波长-选择性反射层,头戴式显示器层,耐刮擦层,减反射层,防眩光层,耐污层,自清洁层,阻挡层,钝化层,气密性层,扩散-阻断层和耐指印层。
4.如权利要求1-3中任一项所述的制品，其特征在于，第一膜包含氧化物、氧氮化物、氮化物、碳化物、含硅聚合物、半导体、透明导体、金属或其组合。
5.如权利要求1-4中任一项所述的制品，其特征在于，通过环叠环测试所测量，韦布尔模量是约15或更大、约20或更大和约50或更大中的至少一种。
6.如权利要求1-5中任一项所述的制品，其特征在于，还包含设置在该强化的玻璃基材上的第一膜上的至少一种第二膜，该至少一种第二膜包含下述中的至少一种：IR反射层,UV反射层,导电层,半导体层,电子层,薄膜晶体管层,触敏层,图象显示层,荧光层,磷光层,光发射层,波长-选择性反射层,头戴式显示器层,耐刮擦层,减反射层,防眩光层,耐污层,自清洁层,阻挡层,钝化层,气密性层,扩散-阻断层和耐指印层。
7.如权利要求6所述的制品，其特征在于，第一膜和该至少一种第二膜形成堆叠件，该堆叠件呈现约10MPa·m1/2或更小的断裂韧度。
8.如权利要求1-7中任一项所述的制品，其特征在于，第一膜与该强化的玻璃基材形成界面，以及在挠曲负载过程中,第一膜呈现的总净应力足以使第一膜中存在的裂纹桥接越过该界面和进入该强化的玻璃基材。
9.如权利要求1-8中任一项所述的制品，其特征在于，在第一主要表面或第二主要表面处的基材临界失效应变大于约1％。
10.如权利要求1-9中任一项所述的制品，其特征在于，第一膜呈现下述的至少一种：断裂韧度是约10MPa·m1/2或更小,和临界应变能量释放速率(GIC＝KIC 2/E)小于约1kJ/m2。
11.如权利要求1-10中任一项所述的制品，其特征在于，所述制品呈现下述的至少一种：在可见光波长范围的一部分上的透光率为约20％或更大，以及光学透射雾度是约10％或更小。
12.一种制品，其包括：
具有第一主要表面和第二主要表面的强化的玻璃基材，该强化的玻璃基材具有断裂韧度；和
设置在第一主要表面上并与玻璃基材形成界面的第一膜,该界面的界面断裂韧度大于基材断裂韧度的约50％,
其中通过环叠环测试所测量，所述制品的韦布尔模量大于20。
13.如权利要求12所述的制品，其特征在于，所述第一膜粘合到所述玻璃基材，从而在通过贝克维奇金刚石压痕仪使用约4克-约40克的负载进行压痕之后，当在光学显微镜下观察时，所述膜不呈现可见的离开所述玻璃基材的脱层。
14.如权利要求12或13所述的制品，其特征在于，第一膜包含下述中的至少一种：IR反射层,UV反射层,导电层,半导体层,电子层,薄膜晶体管层,耐刮擦层,减反射层,防眩光层,耐污层,自清洁层,阻挡层,钝化层,气密性层,扩散-阻断层,和耐指印层。
15.如权利要求12-14中任一项所述的制品，其特征在于，第一膜呈现约10MPa·m1/2或更小的断裂韧度。
16.如权利要求12-15中任一项所述的制品，其特征在于，还包含设置在第一膜上的第二膜,其中第一膜的临界应变能量释放速率(GIC＝KIC 2/E)小于约1kJ/m2。
17.一种制品，其包括：
具有第一主要表面和第二主要表面的化学强化的玻璃基材；和
设置在第一主要表面上的第一膜,第一膜的临界应变能量释放速率(GIC＝KIC 2/E)是约0.5kJ/m2或更小,
其中所述第一膜粘合到所述玻璃基材，从而在通过贝克维奇金刚石压痕仪使用约4克-约40克的负载进行压痕之后，当在光学显微镜下观察时，所述膜不呈现可见的离开所述玻璃基材的脱层；和
其中如通过环叠环测试所测量，所述制品的韦布尔模量大于10。
18.一种制品，其包括：
具有第一主要表面、第二主要表面和平均失效应变数值的化学强化的玻璃基材；和
设置在第一主要表面上并与玻璃基材形成界面的第一膜,该第一膜的平均失效应变数值小于基材平均失效应变数值，且该第一膜的临界应变能量释放速率(GIC＝KIC 2/E)小于约1.0kJ/m2,
其中所述第一膜粘合到所述玻璃基材，从而在通过贝克维奇金刚石压痕仪使用约4克-约40克的负载进行压痕之后，当在光学显微镜下观察时，所述第一膜不呈现可见的离开所述玻璃基材的脱层；和
其中所述制品呈现不对称的挠曲强度、不对称的抗冲击性或其组合。
19.如权利要求18所述的制品，其特征在于，所述制品呈现下述的至少一种：在可见光波长范围的一部分上的透光率为约20％或更大，以及光学透射雾度是约10％或更小。
20.一种形成玻璃-膜层压件的方法，通过环叠环测试、4-点弯曲测试和3-点弯曲测试中的一种所测量，该玻璃-膜层压件的韦布尔模量大于约10，所述方法包括下述步骤：
选择所需的玻璃-膜层压件的失效强度；
提供具有第一主要表面和第二主要表面的化学强化的玻璃基材，该强化的玻璃基材具有平均失效应变数值和断裂韧度；
在第一主要表面上设置第一膜,其中第一膜包含选自模量、厚度和残留的应力的性质，且第一膜呈现的平均失效应变小于基材平均失效应变；和
控制第一膜性质中的一种来获得所需的失效强度。
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