TW202124308A - 具有高斷裂韌性的鋁矽酸鹽玻璃 - Google Patents

具有高斷裂韌性的鋁矽酸鹽玻璃 Download PDF

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Abstract

一種玻璃組成物，包括：Si2 O、大於15莫耳％至小於或等於32莫耳％的Al2 O3 、B2 O3 、K2 O、MgO、Na2 O、及Li2 O。玻璃組成物的斷裂韌性可以大於或等於0.75MPa√m，而玻璃組成物的楊氏模量可以大於或等於80GPa至小於或等於120GPa。玻璃組成物係為可化學強化。玻璃組成物可以用於玻璃製品或消費電子產品中。

Description

具有高斷裂韌性的鋁矽酸鹽玻璃
本申請案主張於2019年11月26日提出申請之美國臨時申請案第62/940,307號之優先權權益，本案係依據其內容，且其內容藉由引用整體併入本文。
本說明書通常係關於適合作為電子裝置的覆蓋玻璃的玻璃組成物。更具體而言，本說明書係針對可以形成為用於電子裝置的覆蓋玻璃的鋁矽酸鹽玻璃。
可攜式裝置（例如，智慧型電話、平板電腦、可攜式媒體播放器、個人電腦、及照相機）的行動特性讓這些裝置特別容易意外掉落於硬表面（例如，地面）上。這些裝置通常包括覆蓋玻璃，這些玻璃可能在碰撞硬表面之後損傷。在許多這些裝置中，覆蓋玻璃係作為顯示器外罩，並且可以結合觸控功能，因而在覆蓋玻璃損傷時，裝置的使用受到負面影響。
當相關聯的可攜式裝置掉落於硬表面上時，覆蓋玻璃存在二種主要的破損模式。模式中之一者係為撓曲破損，這是由於當裝置受到與硬表面衝擊的動態負載時的玻璃的折曲而造成。另一模式係為尖銳接觸破損，這是由於玻璃表面的損傷而造成。玻璃與粗糙硬表面（例如，瀝青，花崗岩等）的衝擊可能導致玻璃表面中的尖銳壓痕。這些壓痕成為玻璃表面中的破損位置，而可能產生及傳播裂紋。
藉由離子交換技術可以使玻璃更耐彎曲破損，離子交換技術係涉及在玻璃表面中引起壓縮應力。然而，離子交換玻璃仍然容易受到動態尖銳接觸的影響，這是由於尖銳接觸所引起的玻璃中的局部壓痕而造成的高應力集中。
玻璃製造商及手持裝置製造商持續努力改善手持裝置對於尖銳接觸破損的抵抗力。解決方案的範圍係為從覆蓋玻璃到邊框上的塗層，以防止當裝置掉落在堅硬表面上時，覆蓋玻璃直接撞擊到堅硬表面。然而，由於美觀與功能要求的限制，很難完全防止覆蓋玻璃撞擊到堅硬表面。
可攜式裝置亦期望為儘可能薄。因此，除了強度之外，亦期望在可攜式裝置中作為覆蓋玻璃的玻璃儘可能薄。因此，除了增加覆蓋玻璃的強度之外，亦期望玻璃具有允許透過能夠製造薄玻璃製品（例如，薄玻璃片材）的處理而形成的機械特性。
因此，需要一種可以強化的玻璃（例如，藉由離子交換），並具有允許成為薄玻璃製品的機械性質。
根據態樣（1），提供一種玻璃。玻璃的組成物包含：大於或等於37.0莫耳％至小於或等於57.5莫耳％的SiO2 ；大於或等於15.0莫耳％至小於或等於31.2莫耳％的Al2 O3 ；大於或等於1.3莫耳％至小於或等於25.9莫耳％的B2 O3 ；大於或等於0莫耳％至小於或等於7.7莫耳％的CaO；大於或等於0.35莫耳％至小於或等於0.5莫耳％的K2 O；大於或等於1.7莫耳％至小於或等於21.0莫耳％MgO；大於或等於2.0莫耳％至小於或等於9.0莫耳％的Na2 O；以及大於或等於4.0莫耳％至小於或等於11.9莫耳％的Li2 O。
根據態樣（2），提供態樣（1）的玻璃，其中組成物的液相線黏度係小於1000泊。
根據態樣（3），提供態樣（1）至前述態樣中之任一者的玻璃，其中組成物的斷裂韌性係大於或等於0.75MPa√m。
根據態樣（4），提供態樣（1）至前述態樣中之任一者的玻璃，其中組成物的斷裂韌性係大於或等於0.78MPa√m。
根據態樣（5），提供態樣（1）至前述態樣中之任一者的玻璃，其中組成物的楊氏模量係大於或等於80GPa至小於或等於120GPa。
根據態樣（6），提供態樣（1）至前述態樣中之任一者的玻璃，其中組成物的硬度係大於或等於6.2GPa至小於或等於7.7GPa。
根據態樣（7），提供一種玻璃。玻璃的組成物包含：Si2 O；大於15莫耳％至小於或等於32莫耳％的Al2 O3 ；B2 O3 ；K2 O；MgO；Na2 O；以及Li2 O。玻璃的斷裂韌性係大於或等於0.75MPa√m，而玻璃的楊氏模量係大於或等於80GPa至小於或等於120GPa。
根據態樣（8），提供態樣（7）的玻璃，進一步包含CaO。
根據態樣（9），提供態樣（7）至前述態樣中之任一者的玻璃，包含大於或等於37.0莫耳％至小於或等於57.5莫耳％的SiO2 。
根據態樣（10），提供態樣（7）至前述態樣中之任一者的玻璃，包含大於或等於15莫耳％至小於或等於30莫耳％的Al2 O3 。
根據態樣（11），提供態樣（7）至前述態樣中之任一者的玻璃，包含大於或等於1.3莫耳％至小於或等於25.9莫耳％的B2 O3 。
根據態樣（12），提供態樣（7）至前述態樣中之任一者的玻璃，包含大於或等於0莫耳％至小於或等於7.7莫耳％的CaO。
根據態樣（13），提供態樣（7）至前述態樣中之任一者的玻璃，包含大於或等於0.35莫耳％至小於或等於0.5莫耳％的K2 O。
根據態樣（14），提供態樣（7）至前述態樣中之任一者的玻璃，包含大於或等於1.7莫耳％至小於或等於21.0莫耳％的MgO。
根據態樣（15），提供態樣（7）至前述態樣中之任一者的玻璃，包含大於或等於2.0莫耳％至小於或等於9.0莫耳％的Na2 O。
根據態樣（16），提供態樣（7）至前述態樣中之任一者的玻璃，包含大於或等於4.0莫耳％至小於或等於11.9莫耳％的Li2 O。
根據態樣（17），提供態樣（7）至前述態樣中之任一者的玻璃，其中組合物的斷裂韌性係大於或等於0.78MPa√m。
根據態樣（18），提供態樣（7）至前述態樣中之任一者的玻璃，其中組合物的斷裂韌性係大於或等於0.82MPa√m。
根據態樣（19），提供態樣（7）至前述態樣中之任一者的玻璃，其中組成物的液相線黏度係小於1000泊。
根據態樣（20），提供一種玻璃基底製品。藉由針對玻璃基底基板進行離子交換來形成玻璃基底製品。玻璃基底製品包含從玻璃基底製品的表面延伸至壓縮深度的壓縮應力區域。玻璃基底基板可以包含根據前述態樣中之任一者的玻璃。
根據態樣（21），提供一種玻璃基底製品。玻璃基底製品包括從玻璃基底製品的表面延伸至壓縮深度的壓縮應力區域。玻璃基底製品的中心處的組成物包含：大於或等於37.0莫耳％至小於或等於57.5莫耳％的SiO2 ；大於或等於15.0莫耳％至小於或等於31.2莫耳％的Al2 O3 ；大於或等於1.3莫耳％至小於或等於25.9莫耳％的B2 O3 ；大於或等於0莫耳％至小於或等於7.7莫耳％的CaO；大於或等於0.35莫耳％至小於或等於0.5莫耳％的K2 O；大於或等於1.7莫耳％至小於或等於21.0莫耳％的MgO；大於或等於2.0莫耳％至小於或等於9.0莫耳％的Na2 O；以及大於或等於4.0莫耳％至小於或等於11.9莫耳％的Li2 O。
根據態樣（22），提供態樣（20）至前述態樣中之任一者的玻璃基底製品，其中壓縮應力區域所包含的壓縮應力係大於或等於500MPa。
根據態樣（23），提供態樣（20）至前述態樣中之任一者的玻璃基底製品，包含大於或等於5μm的尖峰深度DOLsp 。
根據態樣（24），提供一種消費性電子產品。消費性電子產品包含：包含前表面、後表面及側表面的殼體；電部件，至少部分位於殼體內，電部件包含控制器、記憶體、及顯示器，顯示器係位於殼體的前表面處或與前表面相鄰；以及外罩，設置於顯示器上方。殼體與外罩中之至少一者的至少一部分包含態樣（20）至前述態樣中之任一者的玻璃基底製品。
根據態樣（25），提供一種方法。方法包含以下步驟：針對玻璃基底基板進行離子交換，以形成包含從玻璃基底製品的表面延伸至壓縮深度的壓縮應力區域的玻璃基底製品。玻璃基底基板包括：大於或等於37.0莫耳％至小於或等於57.5莫耳％的SiO2 ；大於或等於15.0莫耳％至小於或等於31.2莫耳％的Al2 O3 ；大於或等於1.3莫耳％至小於或等於25.9莫耳％的B2 O3 ；大於或等於0莫耳％至小於或等於7.7莫耳％的CaO；大於或等於0.35莫耳％至小於或等於0.5莫耳％的K2 O；大於或等於1.7莫耳％至小於或等於21.0莫耳％的MgO；大於或等於2.0莫耳％至小於或等於9.0莫耳％的Na2 O；以及大於或等於4.0莫耳％至小於或等於11.9莫耳％的Li2 O。
根據態樣（26），提供一種方法。方法包含以下步驟：針對玻璃基底基板進行離子交換，以形成包含從玻璃基底製品的表面延伸至壓縮深度的壓縮應力區域的玻璃基底製品。玻璃基底基板的斷裂韌性係大於或等於0.75MPa√m，玻璃基底基板的楊氏模量係大於或等於80GPa至小於或等於120GPa，以及玻璃基底基板包含：Si2 O；大於15莫耳％至小於或等於32莫耳％的Al2 O3 ；B2 O3 ；K2 O；MgO；Na2 O；以及Li2 O。
根據態樣（27），提供態樣（25）至前述態樣中之任一者的方法，其中離子交換之步驟包含將玻璃基底基板暴露於包含鈉及鉀的熔融鹽浴中。
在隨後的具體實施方式中將闡述額外特徵及優勢，而該領域具有通常知識者可根據該描述而部分理解額外特徵及優勢，或藉由實踐本文中（包括隨後的具體實施方式、申請專利範圍、及附隨圖式）所描述的實施例而瞭解額外特徵及優勢。
應瞭解，上述一般描述與以下詳細描述二者皆描述各種實施例，並且意欲提供用於理解所主張標的物之本質及特性之概述或框架。包括附隨圖式以提供對各種實施例的進一步理解，且附隨圖式併入本說明書中並構成本說明書的一部分。圖式說明本文中所述的各種實施例，且與描述一同用於解釋所主張標的物之原理及操作。
現在將詳細參照根據各種實施例的含鎂鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃。鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃具有良好的離子交換性，並且鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃中已經使用化學強化方法以取得高強度及高韌性。鋁矽酸鈉玻璃係為具有高度玻璃成形性及品質的可高度離子交換的玻璃。鋁矽酸鋰玻璃係為具有高度玻璃品質的可高度離子交換的玻璃。將Al2 O3 置換成矽酸鹽玻璃網絡係增加離子交換期間的一價陽離子的相互擴散性。藉由在熔融鹽浴（例如，KNO3 或NaNO3 ）中的化學強化，可以實現具有高強度、高韌性、及高抗壓痕裂紋性的玻璃。透過化學強化所實現的應力分佈曲線可以具有各種形狀，而增加玻璃製品的抗摔效能、強度、韌性、及其他屬性。
因此，具有良好物理性質、化學耐久性、及可離子交換性的鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃已作為覆蓋玻璃而引起注意。更特定言之，本文提供具有更高的斷裂韌性以及快速的離子交換能力的含鋰的鋁矽酸鹽玻璃。透過不同的離子交換處理，可以實現更大的中心張力（CT）、壓縮深度（DOC）、及高壓縮應力（CS）。然而，在鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃中添加鋰可能降低玻璃的熔融點、軟化點、或液相線黏度。
本文所述的玻璃組成物的實施例中，組成成分（例如，SiO2 、Al2 O3 、Li2 O、與類似者）的濃度除非以其他方式指明，否則是在氧化物的基礎上以莫耳百分比（莫耳%）給定。下文分別討論根據實施例的鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃組成物的成分。應理解，一種成分的各種所述範圍中的任一者可以與任一其他成分的各種所述範圍中的任一者單獨組合。本文所使用的數字中的尾數0意欲表示該數字的有效數字。舉例而言，數字「1.0」包括二個有效數字，數字「1.00」包括三個有效數字。
本文揭示呈現高斷裂韌性（KIC ）的鋰鋁矽酸鹽玻璃組成物。在一些實施例中，玻璃組成物的特徵在於KIC 斷裂韌性值中之至少一者係為至少0.75MPa√m。不希望受到任何特定理論的束縛，據信本文所述的玻璃的高斷裂韌性至少部分歸因於玻璃組成物中所含的高場強度成分的濃度。
在本文所述的鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃組成物的實施例中，SiO2 係為最大成分，因此，SiO2 係為玻璃組成物所形成的玻璃網絡的主要成分。純SiO2 具有較低的CTE，並且不含鹼。但是，純SiO2 具有高熔融點。因此，若玻璃組成物中的SiO2 的濃度太高，則玻璃組成物的可形成性可能降低，因為較高濃度的SiO2 會增加玻璃熔融的難度，而不利地影響玻璃的可形成性。在實施例中，玻璃組成物所通常包含的SiO2 的量係大於或等於37.0莫耳％至小於或等於57.5莫耳％，以及前述值之間的所有範圍及子範圍。在一些實施例中，玻璃組成物所包含的SiO2 的量係大於或等於38.0莫耳％（例如，大於或等於39.0莫耳％、大於或等於40.0莫耳％、大於或等於41.0莫耳％、大於或等於42.0莫耳％、大於或等於43.0莫耳％、大於或等於44.0莫耳％、大於或等於45.0莫耳％、大於或等於46.0莫耳％、大於或等於47.0莫耳％、大於或等於48.0莫耳％、大於或等於49.0莫耳％、大於或等於至50.0莫耳％、大於或等於51.0莫耳％、大於或等於52.0莫耳％、大於或等於53.0莫耳％、大於或等於54.0莫耳％、大於或等於等於55.0莫耳％、大於或等於56.0莫耳％、或大於或等於57.0莫耳％）。在一些實施例中，玻璃組成物所包含的SiO2 的量係小於或等於57.0莫耳％（例如，小於或等於56.0莫耳％、小於或等於55.0莫耳％、小於或等於54.0莫耳％、小於或等於53.0莫耳％、小於或等於52.0莫耳％、小於或等於51.0莫耳％、小於或等於50.0莫耳％、小於或等於49.0莫耳％、小於或等於48.0莫耳％、小於或等於47.0莫耳％、小於或等於46.0莫耳％、小於或等於45.0莫耳％、小於或等於44.0莫耳％、小於或等於43.0莫耳％、小於或等於42.0莫耳％、小於或等於41.0莫耳％、小於或等於40.0莫耳％、小於或等於39.0莫耳％、或小於或等於38.0莫耳％）。應理解，在實施例中，上述範圍中之任一者可以與任何其他範圍組合，而使得玻璃組成物所包含的SiO2 的量係大於或等於37.0莫耳％至小於或等於57.0莫耳％、大於或等於38.0莫耳％至小於或等於56.0莫耳％、大於或等於39.0莫耳％至小於或等於55.0莫耳％、大於或等於38.0莫耳％至小於或等於54.0莫耳％、大於或等於39.0莫耳％至小於或等於53.0莫耳％、大於或等於40.0莫耳％至小於或等於52.0莫耳％、大於或等於41.0莫耳％至小於或等於51.0莫耳％、大於或等於42.0莫耳％至小於或等於50.0莫耳％、大於或等於43.0莫耳％至小於或等於49.0莫耳％、大於或等於44.0莫耳％至小於或等於至大於或等於48.0莫耳％、大於或等於45.0莫耳％至小於或等於47.0莫耳％，以及前述值之間的所有範圍及子範圍。
實施例的玻璃組成物包括Al2 O3 。類似於SiO2 ，Al2 O3 可以作為玻璃網絡形成劑。Al2 O3 可能由於玻璃組成物所形成的玻璃熔體中的四面體配位而增加玻璃組成物的黏度，當Al2 O3 的量太高時，會減少玻璃組成物的可形成性。然而，當Al2 O3 的濃度係與玻璃組成物中的SiO2 的濃度及鹼金屬氧化物的濃度達成平衡時，Al2 O3 可以降低玻璃熔體的液相線溫度，而藉此增強液相線黏度並改善玻璃組成物與某些形成處理的相容性。在玻璃組成物中包括Al2 O3 造成本文所述的高斷裂韌性值。在實施例中，玻璃組成物所通常包含的Al2 O3 的濃度係大於或等於15.0莫耳％至小於或等於31.2莫耳％，以及前述值之間的所有範圍及子範圍。在一些實施例中，玻璃組成物所包含的Al2 O3 的量係大於15莫耳％（例如，大於或等於15.5莫耳％、大於或等於16.0莫耳％、大於或等於16.5莫耳％、大於或等於17.0莫耳％、大於或等於17.5莫耳％、大於或等於18.0莫耳％、大於或等於18.5莫耳％、大於或等於19.0莫耳％、大於或等於19.5莫耳％、大於或等於20.0莫耳％、大於或等於20.5莫耳％、大於或等於21.0莫耳％、大於或等於21.5莫耳％、大於或等於22.0莫耳％、大於或等於22.5莫耳％、大於或等於23.0莫耳％、大於或等於23.5莫耳％、大於或等於24.0莫耳％、大於或等於24.5莫耳％、大於或等於25.0莫耳％、大於或等於25.5莫耳％、大於或等於26.0莫耳％、大於或等於26.5莫耳％、大於或等於27.0莫耳％、大於或等於27.5莫耳％、大於或等於28.0莫耳％、大於或等於28.5莫耳％、大於或等於29.0莫耳％、大於或等於29.5莫耳％、大於或等於30.0莫耳％、大於或等於30.5莫耳％、或大於或等於31.0莫耳％）。在實施例中，玻璃組成物所包含的Al2 O3 的量係小於或等於32莫耳％（例如，小於或等於31.5莫耳％、小於或等於31.0莫耳％、小於或等於30.5莫耳％、小於或等於30.0莫耳％、小於或等於29.5莫耳％、小於或等於29.0莫耳％、小於或等於28.5莫耳％、小於或等於28.0莫耳％、小於或等於至27.5莫耳％、小於或等於27.0莫耳％、小於或等於26.5莫耳％、小於或等於26.0莫耳％、小於或等於25.5莫耳％、小於或等於25.0莫耳％、小於或等於24.5莫耳％、小於或等於24.0莫耳％、小於或等於23.5莫耳％、小於或等於23.0莫耳％、小於或等於22.5莫耳％、小於或等於22.0莫耳％、小於或等於21.5莫耳％、小於或等於21.0莫耳％、小於或等於20.5莫耳％、小於或等於20.0莫耳％、小於或等於19.5莫耳％、小於或等於19.0莫耳％、小於或等於18.5莫耳％、小於或等於18.0莫耳％、小於或等於17.5莫耳％、小於或等於17.0莫耳％、小於或等於16.5莫耳％、小於或等於16.0莫耳％、或小於或等於15.5莫耳％）。應理解，在實施例中，上述範圍中之任一者可以與任何其他範圍組合，而使得玻璃組成物所包括Al2 O3 的量係大於15莫耳％至小於或等於32莫耳％（例如，大於或等於15.0莫耳％至小於或等於31.5莫耳％、大於或等於15.5莫耳％至小於或等於31.0莫耳％、大於或等於16.0莫耳％至小於或等於30.5莫耳％、大於或等於16.5莫耳％至小於或等於30.0莫耳％、大於或等於17.0莫耳％至小於或等於29.5莫耳％、大於或等於17.5莫耳％至小於或等於29.0莫耳％、大於或等於18.0莫耳％至小於或等於28.5莫耳％、大於或等於18.5莫耳％至小於或等於28.0莫耳％、大於或等於19.0莫耳％至小於或等於27.5莫耳％、大於或等於19.5莫耳％至小於或等於27.0莫耳％、大於或等於20.0莫耳％至小於或等於26.5莫耳％，大於或等於20.5莫耳％至小於或等於26.0莫耳％、大於或等於21.0莫耳％至小於或等於25.5莫耳％、大於或等於21.5莫耳％至小於或等於25.0莫耳％、大於或等於22.0莫耳％至小於或等於24.5莫耳％、大於或等於22.5莫耳％至小於或等於24.0莫耳％、大於或等於23.0莫耳％至小於或等於23.5莫耳％，以及前述值之間的所有範圍及子範圍）。
類似於SiO2 與Al2 O3 ，將B2 O3 添加至玻璃組成物，以作為網絡形成劑，而藉此降低玻璃組成物的熔融性及形成性。因此，可以添加不會過度減少這些性質的量的B2 O3 。在玻璃組成物中包括B2 O3 造成本文所述的高斷裂韌性值。在實施例中，玻璃組成物所包含的B2 O3 的量可以大於或等於1.3莫耳％的B2 O3 至小於或等於25.9莫耳％的B2 O3 ，以及前述值之間的所有範圍及子範圍。在實施例中，玻璃組成物所包含的B2 O3 的量可以大於0莫耳％（例如，大於或等於1.5莫耳％、大於或等於2.0莫耳％、大於或等於2.5莫耳％、大於或等於3.0莫耳％、大於或等於3.5莫耳％、大於或等於4.0莫耳％、大於或等於4.5莫耳％、大於或等於5.0莫耳％、大於或等於5.5莫耳％、大於或等於6.0莫耳％、大於或等於6.5莫耳％、大於或等於7.0莫耳％、大於或等於7.5莫耳％、大於或等於8.0莫耳％、大於或等於8.5莫耳％、大於或等於9.0莫耳％、大於或等於9.5莫耳％、大於或等於10.0莫耳％、大於或等於10.5莫耳％、大於或等於11.0莫耳％、大於或等於11.5莫耳％、大於或等於12.0莫耳％、大於或等於12.5莫耳％、大於或等於13.0莫耳％、大於或等於13.5莫耳％、大於或等於14.0莫耳％、大於或等於14.5莫耳％、大於或等於15.0莫耳％、大於或等於15.5莫耳％、大於或等於16.0莫耳％、大於或等於16.5莫耳％、大於或等於17.0莫耳％、大於或等於17.5莫耳％、大於或等於18.0莫耳％、大於或等於18.5莫耳％、大於或等於19.0莫耳％、大於或等於19.5莫耳％、大於或等於20.0莫耳％、大於或等於20.5莫耳％、大於或等於21.0莫耳％、大於或等於21.5莫耳％、大於或等於22.0莫耳％、大於或等於22.5莫耳％、大於或等於23.0莫耳％、大於或等於23.5莫耳％、大於或等於24.0莫耳％、大於或等於24.5莫耳％、大於或等於25.0莫耳％、或大於或等於25.5莫耳％）。在實施例中，玻璃組成物所包含的B2 O3 的量可以小於或等於25.5莫耳％（例如，小於或等於25.0莫耳％、小於或等於24.5莫耳％、小於或等於24.0莫耳％、小於或等於23.5莫耳％、小於或等於23.0莫耳％、小於或等於22.5莫耳％、小於或等於22.0莫耳％、小於或等於21.5莫耳％、小於或等於21.0莫耳％、小於或等於20.5莫耳％、小於或等於20.0莫耳％、小於或等於19.5莫耳％、小於或等於19.0莫耳％、小於或等於18.5莫耳％、小於或等於18.0莫耳％、小於或等於17.5莫耳％、小於或等於17.0莫耳％、小於或等於16.5莫耳％、小於或等於16.0莫耳％、小於或等於15.5莫耳％、小於或等於15.0莫耳％、小於或等於14.5莫耳％、小於或等於14.0莫耳％、小於或等於12.5莫耳％、小於或等於13.0莫耳％、小於或等於12.5莫耳％、小於或等於12.0莫耳％、小於或等於11.5莫耳％、小於或等於11.0莫耳％、小於或等於10.5莫耳％、小於或等於10.0莫耳％、小於或等於9.5莫耳％、小於或等於9.0莫耳％、小於或等於8.5莫耳％、小於或等於8.0莫耳％、小於或等於7.5莫耳％、小於或等於7.0莫耳％、小於或等於6.5莫耳％、小於或等於6.0莫耳％、小於或等於5.5莫耳％、小於或等於5.0莫耳％、小於或等於4.5莫耳％、小於或等於4.0莫耳％、小於或等於3.5莫耳％、小於或等於3.0莫耳％、小於或等於2.5莫耳％、小於或等於2.0莫耳％、或小於或等於1.5莫耳％）。應理解，在實施例中，上述範圍中之任一者可以與任何其他範圍組合，而使得玻璃組成物所包含的B2 O3 的量係大於或等於1.5莫耳％至小於或等於25.5莫耳％（例如，大於或等於2.0莫耳％至小於或等於25.0莫耳％、大於或等於2.5莫耳％至小於或等於24.5莫耳％、大於或等於3.0莫耳％至小於或等於24.0莫耳％、大於或等於3.5莫耳％至小於或等於23.5莫耳％、大於或等於4.0莫耳％至小於或等於23.0莫耳％、大於或等於4.5莫耳％小於或等於22.5莫耳％、大於或等於5.0莫耳％至小於或等於22.0莫耳％、大於或等於5.5莫耳％至小於或等於21.5莫耳％、大於或等於6.0莫耳％至小於或等於21.0莫耳％、大於或等於6.5莫耳％至小於或等於20.5莫耳％、大於或等於7.0莫耳％至小於或等於20.0莫耳％、大於或等於7.5莫耳％至小於或等於19.5莫耳％、大於或等於8.0莫耳％至小於或等於19.0莫耳％、大於或等於8.5莫耳％至小於或等於18.5莫耳％、大於或等於9.0莫耳％至小於或等於18.0莫耳％、大於或等於9.5莫耳％至小於或等於17.5莫耳％、大於或等於10.0莫耳％至小於或等於17.0莫耳％、大於或等於10.5莫耳％至小於或等於16.5莫耳％、大於或等於11.0莫耳％至小於或等於16.0莫耳％、大於或等於11.5莫耳％至小於或等於15.5莫耳％，大於或等於12.0莫耳％至小於或等於15.0莫耳％、大於或等於12.5莫耳％至小於或等於14.5莫耳％、大於或等於13.0莫耳％至小於或等於14.0莫耳％，以及前述值之間的所有範圍及子範圍）。
將Li2 O包括在玻璃組成物中允許更好地控制離子交換處理，以及進一步降低玻璃的軟化點，而藉此增加玻璃的可製造性。玻璃組成物中的Li2 O的存在亦允許形成具有拋物線形狀的應力分佈曲線。在實施例中，玻璃組成物所通常包含的Li2 O的量係大於4.0莫耳％至小於或等於11.9莫耳％，以及前述值之間的所有範圍及子範圍。在一些實施例中，玻璃組成物所包含的Li2 O的量係大於或等於4.5莫耳％（例如，大於或等於5.0莫耳％、大於或等於5.5莫耳％、大於或等於6.0莫耳％、大於或等於6.5莫耳％、大於或等於7.0莫耳％、大於或等於7.5莫耳％、大於或等於8.0莫耳％、大於或等於8.5莫耳％、大於或等於9.0莫耳％、大於或等於9.5莫耳％、大於或等於10.0莫耳％、大於或等於10.5莫耳％、大於或等於11.0莫耳％、或大於或等於11.5莫耳％）。在一些實施例中，玻璃組成物所包含的Li2 O的量係小於或等於11.5莫耳％（例如，小於或等於11.0莫耳％、小於或等於10.5莫耳％、小於或等於10.0莫耳％、小於或等於9.5莫耳％、小於或等於9.0莫耳％、小於或等於8.5莫耳％、小於或等於8.0莫耳％、小於或等於7.5莫耳％、小於或等於7.0莫耳％、小於或等於6.5莫耳％、小於或等於6.0莫耳％、小於或等於5.5莫耳％、小於或等於5.0莫耳％，或小於或等於4.5莫耳％）。應理解，在實施例中，上述範圍中之任一者可以與任何其他範圍組合，而使得玻璃組成物所包含的Li2 O的量係大於或等於4.5莫耳％至小於或等於11.5莫耳％（例如，大於或等於5.0莫耳％至小於或等於11.0莫耳％、大於或等於5.5莫耳％至小於或等於10.5莫耳％、大於或等於6.0莫耳％至小於或等於10.0莫耳％、大於或等於6.5莫耳％至小於或等於9.5莫耳％、大於或等於7.0莫耳％至小於或等於9.0莫耳％、大於或等於7.5莫耳％至小於或等於8.5莫耳％，以及前述值之間的所有範圍及子範圍）。
根據實施例，玻璃組成物亦包括Na2 O。Na2 O係用於輔助玻璃組成物的離子交換能力，亦改善玻璃組成物的形成性，而藉此改善玻璃組成物的可製造性。然而，若在玻璃組成物中添加過多的Na2 O，則熱膨脹係數（CTE）可能太低，而熔融點可能太高。在玻璃組成物中包括Na2 O亦能夠透過離子交換強化來實現高壓縮應力值。在實施例中，玻璃組成物所通常包含的Na2 O的量係大於或等於2.0莫耳％的Na2 O至小於或等於9.0莫耳％的Na2 O，以及前述值之間的所有範圍及子範圍。在一些實施例中，玻璃組成物所包含的Na2 O的量係大於或等於2.5莫耳％（例如，大於或等於3.0莫耳％、大於或等於3.5莫耳％、大於或等於4.0莫耳％、大於或等於4.5莫耳％、大於或等於5.0莫耳％、大於或等於5.5莫耳％、大於或等於6.0莫耳％、大於或等於6.5莫耳％、大於或等於7.0莫耳％、大於或等於7.5莫耳％、大於或等於8.0莫耳％、或大於或等於8.5莫耳％）。在一些實施例中，玻璃組成物所包含的Na2 O的量係小於或等於8.5莫耳％（例如，小於或等於8.0莫耳％、小於或等於7.5莫耳％、小於或等於7.0莫耳％、小於或等於6.5莫耳％、小於或等於6.0莫耳％、小於或等於5.5莫耳％、小於或等於5.0莫耳％、小於或等於4.5莫耳％、小於或等於4.0莫耳％、小於或等於3.5莫耳％、小於或等於3.0莫耳％、或小於或等於2.5莫耳％）。應理解，在實施例中，上述範圍中之任一者可以與任何其他範圍組合，而使得玻璃組成物所包含的Na2 O的量係大於或等於2.5莫耳％至小於或等於8.5莫耳％（例如，大於或等於3.0莫耳％至小於或等於8.0莫耳％、大於或等於3.5莫耳％至小於或等於7.5莫耳％、大於或等於4.0莫耳％至小於或等於7.0莫耳％、大於或等於4.5莫耳％至小於或等於6.5莫耳％、大於或等於5.0莫耳％至小於或等於6.0莫耳％，以及前述值之間的所有範圍及子範圍）。
類似於Na2 O，K2 O亦促進離子交換，並因此增加所形成的壓縮應力層的壓縮深度（DOC）。然而，添加K2 O可能導致CTE太低，而熔融點太高。玻璃組成物包括K2 O。在玻璃組成物中包括K2 O賦能藉由離子交換所生產的玻璃製品中的高壓縮應力尖峰的較深的深度。在實施例中，玻璃組成物中所存在的K2 O的量可以大於或等於0.35莫耳％至小於或等於0.5莫耳％（例如，大於或等於0.4莫耳％至小於或等於0.45莫耳％、大於或等於0.40莫耳％至小於或等於0.50莫耳％，以及前述值之間的所有範圍及子範圍）。在實施例中，玻璃組成物所包含的K2 O的量可以小於或等於2.0莫耳％（例如，小於或等於1.9莫耳％、小於或等於1.8莫耳％、小於或等於1.7莫耳％、小於或等於1.6莫耳％、小於或等於1.5莫耳％、小於或等於1.4莫耳％、小於或等於1.3莫耳％、小於或等於1.2莫耳％、小於或等於1.1莫耳％、小於或等於1.0莫耳％、小於或等於0.9莫耳％、小於或等於0.8莫耳％、小於或等於0.7莫耳％、小於或等於0.6莫耳％、小於或等於0.5莫耳％，或小於或等於0.4莫耳％）。在實施例中，玻璃組成物所包含的K2 O的量可以大於0莫耳％（例如，大於或等於0.1莫耳％、大於或等於0.2莫耳％、大於或等於0.3莫耳％、或大於或等於0.4莫耳％）。
玻璃包括鎂。包括MgO係降低玻璃的黏度，而可以增強玻璃的形成性與可製造性。在玻璃組成物中包括MgO亦改善玻璃組成物的應變點及楊氏模量，並且亦可以改善玻璃的離子交換能力。然而，當在玻璃組成物中添加過多的MgO時，玻璃組成物的密度及CTE不受期望地增加。玻璃組成物中所包括的MgO至少賦能造成本文所述的高斷裂韌性值。在實施例中，玻璃組成物所包含的MgO的濃度係大於或等於1.7莫耳％至小於或等於21.0莫耳％，以及前述值之間的所有範圍及子範圍。在一些實施例中，玻璃組成物所包含的MgO的量係大於或等於2.0莫耳％（例如，大於或等於2.5莫耳％、大於或等於3.0莫耳％、大於或等於3.5莫耳％、大於或等於4.0莫耳％、大於或等於4.5莫耳％、大於或等於5.0莫耳％、大於或等於5.5莫耳％、大於或等於6.0莫耳％、大於或等於6.5莫耳％、大於或等於7.0莫耳％、大於或等於7.5莫耳％、大於或等於8.0莫耳％、大於或等於8.5莫耳％、大於或等於9.0莫耳％、大於或等於9.5莫耳％、大於或等於10.0莫耳％、大於或等於10.5莫耳％、大於或等於11.0莫耳％、大於或等於11.5莫耳％、大於或等於12.0莫耳％、大於或等於12.5莫耳％、大於或等於13.0莫耳％、大於或等於13.5莫耳％、大於或等於14.0莫耳％、大於或等於14.5莫耳％、大於或等於15.0莫耳％、大於或等於15.5莫耳％、大於或等於16.0莫耳％、大於或等於16.5莫耳％、大於或等於17.0莫耳％、大於或等於17.5莫耳％、大於或等於18.0莫耳％、大於或等於18.5莫耳％、大於或等於19.0莫耳％、大於或等於19.5莫耳％、大於或等於20.0莫耳％、或大於或等於20.5莫耳％）。在一些實施例中，玻璃組成物所包含的MgO的量係小於或等於21莫耳％（例如，小於或等於20.5莫耳％、小於或等於20.0莫耳％、小於或等於19.5莫耳％、小於或等於19.0莫耳％、小於或等於18.5莫耳％、小於或等於18.0莫耳％、小於或等於17.5莫耳％、小於或等於17.0莫耳％、小於或等於16.5莫耳％、小於或等於16.0莫耳％、小於或等於15.5莫耳％、小於或等於15.0莫耳％、小於或等於14.5莫耳％、小於或等於14.0莫耳％、小於或等於13.5莫耳％、小於或等於13.0莫耳％、小於或等於12.5莫耳％、小於或等於12.0莫耳％、小於或等於11.5莫耳％、小於或等於11.0莫耳％、小於或等於10.5莫耳％、小於或等於10.0莫耳％、小於或等於9.5莫耳％、小於或等於9.0莫耳％、小於或等於8.5莫耳％、小於或等於8.0莫耳％、小於或等於7.5莫耳％、小於或等於7.0莫耳％、小於或等於6.5莫耳％、小於或等於6.0莫耳％、小於或等於5.5莫耳％、小於或等於5.0莫耳％、小於或等於4.5莫耳％、小於或等於4.0莫耳％、小於或等於3.5莫耳％、小於或等於3.0莫耳％、小於或等於2.5莫耳％、或小於或等於2.0莫耳％）。應理解，在實施例中，上述範圍中之任一者可以與任何其他範圍組合，而使得玻璃組成物所包含的MgO的量係大於或等於2.0莫耳％至小於或等於20.5莫耳％（例如，大於或等於2.5莫耳％至小於或等於20.0莫耳％、大於或等於3.0莫耳％至小於或等於19.5莫耳％、大於或等於3.5莫耳％至小於或等於19.0莫耳％、大於或等於4.0莫耳％至小於或等於18.5莫耳％、大於或等於4.5莫耳％至小於或等於18.0莫耳％、大於或等於5.0莫耳％至小於或等於17.5莫耳％、大於或等於5.5莫耳％至小於或等於17.0莫耳％、大於或等於6.0莫耳％至小於或等於16.5莫耳％、大於或等於6.5莫耳％至小於或等於16.0莫耳％、大於或等於7.0莫耳％至小於或等於15.5莫耳％、大於或等於7.5莫耳％至小於或等於15.0莫耳％、大於或等於8.0莫耳％至小於或等於15.5莫耳％、大於或等於8.5莫耳％至小於或等於15.0莫耳％、大於或等於9.0莫耳％至小於或等於14.5莫耳％、大於或等於9.5莫耳％至小於或等於14.0莫耳％、大於或等於10.0莫耳％至小於或等於13.5莫耳％、大於或等於10.5莫耳％至小於或等於13.0莫耳％、大於或等於11.0莫耳％至小於或等於12.5莫耳％、大於或等於11.5莫耳％至小於或等於12.0莫耳％，以及前述值之間的所有範圍及子範圍）。
玻璃組成物可以包括CaO。包括CaO係降低玻璃的黏度，而增強形成性、應變點、及楊氏模量，並且可以改善離子交換能力。然而，當在玻璃組成物中添加過多的CaO時，玻璃組成物的密度及CTE增加。在實施例中，玻璃組成物所通常包含的CaO的濃度係大於或等於0莫耳％至小於或等於15.80莫耳％，以及前述值之間的所有範圍及子範圍。在實施例中，玻璃組成物所包含的CaO的量係大於或等於0.1莫耳％（例如，大於或等於0.5莫耳％、大於或等於1.0莫耳％、大於或等於1.5莫耳％、大於或等於2.0莫耳％、大於或等於2.5莫耳％，大於或等於3.0莫耳％、大於或等於3.5莫耳％、大於或等於4.0莫耳％、大於或等於4.5莫耳％、大於或等於5.0莫耳％、大於或等於5.5莫耳％、大於或等於6.0莫耳％、大於或等於6.5莫耳％、大於或等於7.0莫耳％、大於或等於7.5莫耳％、大於或等於8.0莫耳％、大於或等於8.5莫耳％、大於或等於9.0莫耳％、大於或等於9.5莫耳％、大於或等於10.0莫耳％、大於或等於10.5莫耳％、大於或等於11.0莫耳％、大於或等於11.5莫耳％、大於或等於12.0莫耳％、大於或等於12.5莫耳％，大於或等於13.0莫耳％、大於或等於13.5莫耳％、大於或等於14.0莫耳％、大於或等於14.5莫耳％、大於或等於15.0莫耳％、或大於或等於15.5莫耳％）。在實施例中，玻璃組成物所包含的CaO的量係小於或等於15.5莫耳％（例如，小於或等於15.0莫耳％、小於或等於14.5莫耳％、小於或等於14.0莫耳％、小於或等於13.5莫耳％、小於或等於13.0莫耳％、小於或等於12.5莫耳％、小於或等於12.0莫耳％、小於或等於11.5莫耳％、小於或等於11.0莫耳％、小於或等於10.5莫耳％、小於或等於10.0莫耳％、小於或等於9.5莫耳％、小於或等於9.0莫耳％、小於或等於8.5莫耳％、小於或等於8.0莫耳％、小於或等於7.5莫耳％、小於或等於7.0莫耳％、小於或等於8.5莫耳％、小於或等於8.0莫耳％、小於或等於7.5莫耳％、小於或等於7.0莫耳％、小於或等於6.5莫耳％、小於或等於6.0莫耳％、小於或等於5.5莫耳％、小於或等於5.0莫耳％、小於或等於4.5莫耳％、小於或等於4.0莫耳％、小於或等於3.5莫耳％、小於或等於3.0莫耳％、小於或等於2.5莫耳％、小於或等於2.0莫耳％、小於或等於1.5莫耳％、小於或等於1.0莫耳％、或小於或等於0.5莫耳％）。應理解，在實施例中，上述範圍中之任一者可以與任何其他範圍組合，而使得玻璃組成物所包含的CaO的量係大於或等於0.1莫耳％至小於或等於15.5莫耳％（例如，大於或等於0.5莫耳％至小於或等於15.0莫耳％、大於或等於1.0莫耳％至小於或等於14.5莫耳％、大於或等於1.5莫耳％至小於或等於14.0莫耳％、大於或等於2.0莫耳％至小於或等於13.5莫耳％、大於或等於2.5莫耳％至小於或等於13.0莫耳％、大於或等於3.0莫耳％至小於或等於12.5莫耳％、大於或等於3.5莫耳％至小於或等於12.0莫耳％、大於或等於4.0莫耳％至小於或等於11.5莫耳％、大於或等於4.5莫耳％至小於或等於11.0莫耳％、大於或等於5.0莫耳％至小於或等於10.5莫耳％、大於或等於5.5莫耳％至小於或等於10.0莫耳％、大於或等於6.0莫耳％至小於或等於9.5莫耳％、大於或等於6.5莫耳％至小於或等於9.0莫耳％、大於或等於7.0莫耳％至小於或等於8.5莫耳％、大於或等於7.5莫耳％至小於或等於8.0莫耳％，以及前述值之間的所有範圍及子範圍）。在實施例中，玻璃組成物可以基本上不包含或不包含CaO。
在實施例中，玻璃組成物可以基本上不包含或不包含TiO2 。本文所使用的術語「基本上不包含」係意指組成物並未添加為批次材料的成分，然而該成分可能利用非常少量的污染物形式存在於最終玻璃中（例如，小於0.01莫耳％）。在玻璃組成物中包括TiO2 可能導致玻璃容易失透及/或呈現不期望的染色。
在實施例中，玻璃組成物可以基本上不包含或不包含ZrO2 。至少部分由於ZrO2 在玻璃中的低溶解度，在玻璃組成物中包括ZrO2 可能導致玻璃中形成不期望的氧化鋯。
在實施例中，玻璃組成物可以基本不包含或不包含P2 O5 。在玻璃組成物中包括P2 O5 可能不期望地降低玻璃組成物的熔融性及形成性，而因此損害玻璃組成物的可製造性。為了實現所期望的離子交換效能，不需要在本文所述的玻璃組成物中包含P2 O5 。因此，可以從玻璃組成物中排除P2 O5 ，以避免在維持所期望的離子交換效能時對於玻璃組成物的可製造性產生負面影響。
在實施例中，玻璃組成物可以可選擇地包括一或更多種澄清劑。在一些實施例中，澄清劑可以包括例如SnO2 。在這樣的實施例中，玻璃組成物中所存在的SnO2 的量可以小於或等於0.2莫耳％（例如，大於或等於0莫耳％至小於或等於0.2莫耳％、大於或等於0莫耳％至小於或等於0.1莫耳％、大於或等於0莫耳％至小於或等於0.05莫耳％、大於或等於0.1莫耳％至小於或等於0.2莫耳％，以及前述值之間的所有範圍及子範圍）。在一些實施例中，玻璃組成物可以基本上不包含或不包含SnO2 。
在實施例中，玻璃組成物可以基本上不包含砷及銻中之一或二者。在其他實施例中，玻璃組成物可以不包含砷及銻中之一或二者。
在實施例中，玻璃組成物可以基本上不包含或不包含Fe2 O3 。鐵通常存在於用於形成玻璃組成物的原料中，因此即使並未主動添加到玻璃批次材料中，亦可能在本文所述的玻璃組成物中偵測到鐵。
除了以上單獨成分之外，根據本文所示的實施例的玻璃組成物的特徵可以在於其中包含的高場強度成分的濃度。這些高場強度成分有助於玻璃的韌性，並增加玻璃的硬度。本文所使用的術語「高場強度成分」係指稱包括 Al2 O3 、MgO、Li2 O、ZrO2 、La2 O3 、及Y2 O3 的群組。若玻璃中的高場強度成分的濃度太低，則玻璃的韌性會不受期望地降低，並且可能無法達成所期望的斷裂韌性。此外，當玻璃中的高場強度成分的濃度太高時，玻璃的可製造性可能不受期望地降低。在實施例中，玻璃組成物所包含的Al2 O3 +MgO+Li2 O+ZrO2 +La2 O3 +Y2 O3 的濃度係大於22.0莫耳％至小於45.0莫耳％，以及前述值之間的所有範圍及子範圍。在一些實施例中，玻璃組成物所包含的Al2 O3 +MgO+Li2 O+ZrO2 +La2 O3 +Y2 O3 的濃度可以大於或等於22.5莫耳％（例如，大於或等於23.0莫耳％、大於或等於24.0莫耳％、大於或等於25.0莫耳％、大於或等於26.0莫耳％、大於或等於27.0莫耳％、大於或等於28.0莫耳％、大於或等於29.0莫耳％、大於或等於30.0莫耳％、大於或等於31.0莫耳％、大於或等於32.0莫耳％、大於或等於33.0莫耳％、大於或等於34.0莫耳％、大於或等於35.0莫耳％、大於或等於36.0莫耳％、大於或等於37.0莫耳％、大於或等於38.0莫耳％、大於或等於39.0莫耳％、大於或等於40.0莫耳％、大於或等於41.0莫耳％、大於或等於42.0莫耳％、大於或等於43.0莫耳％、或大於或等於44.0莫耳％）。在一些實施例中，玻璃組成物所包含的Al2 O3 +MgO+Li2 O+ZrO2 +La2 O3 +Y2 O3 的濃度可以小於或等於45.0莫耳％（例如，小於或等於44.0莫耳％、小於或等於43.0莫耳％、小於或等於42.0莫耳％、小於或等於41.0莫耳％、小於或等於40.0莫耳％、小於或等於39.0莫耳％、小於或等於38.0莫耳％、小於或等於37.0莫耳％、小於或等於36.0莫耳％、小於或等於35.0莫耳％、小於或等於34.0莫耳％、小於或等於33.0莫耳％、小於或等於32.0莫耳％、小於或等於31.0莫耳％、小於或等於30.0莫耳％、小於或等於29.0莫耳％、小於或等於28.0莫耳％、小於或等於27.0莫耳％、小於或等於26.0莫耳％、小於或等於25.0莫耳％、小於或等於24.0莫耳％、小於或等於23.0莫耳％、或小於或等於22.5莫耳％）。應理解，在實施例中，上述範圍中之任一者可以與任何其他範圍組合，而使得玻璃組成物所包含的Al2 O3 +MgO+Li2 O+ZrO2 +La2 O3 +Y2 O3 的濃度係大於或等於22.5莫耳％至小於或等於44.5莫耳％（例如，大於或等於23.0莫耳％至小於或等於44.0莫耳％、大於或等於24.0莫耳％至小於或等於43.0莫耳％、大於或等於25.0莫耳％至小於或等於42.0莫耳％、大於或等於26.0莫耳％至小於或等於41.0莫耳％、大於或等於27.0莫耳％至小於或等於40.0莫耳％、大於或等於28.0莫耳％至小於或等於39.0莫耳％、大於或等於29.0莫耳％至小於或等於38.0莫耳％、大於或等於30.0莫耳％至小於或等於37.0莫耳％、大於或等於31.0莫耳％至小於或等於36.0莫耳％、大於或等於32.0莫耳％至小於或等於35.0莫耳％、大於或等於33.0莫耳％至小於或等於34.0莫耳％，以及前述值之間的所有範圍及子範圍）。
現在將討論如上所述的鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃組成物的物理性質。如將參照實施例更詳細地討論，這些物理性質可以藉由改變鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃組成物的成分量來實現。
根據實施例的玻璃組成物具有高斷裂韌性。不希望受到任何特定理論的束縛，高斷裂韌性可以賦予玻璃組成物改善的抗摔效能。本文所使用的斷裂韌性係指稱KIC 值，並且藉由山形缺口短桿方法來測量。用於測量KIC 值的山形缺口短桿（CNSB）方法係描述於J. Am. Ceram. Soc., 71 [6], C-310-C-313 (1988)中的Reddy, K.P.R.等人所著的「Fracture Toughness Measurement of Glass and Ceramic Materials Using Chevron-Notched Specimens」，不同之處在於使用NASA Technical Memorandum 83796, pp. 1-30 (October 1992)中的Bubsey, R.T.等人所著的「Closed-Form Expressions for Crack-Mouth Displacement and Stress Intensity Factors for Chevron-Notched Short Bar and Short Rod Specimens Based on Experimental Compliance Measurements」來計算Y*m。此外，KIC 值係在非強化玻璃樣品上進行測量（例如，在針對玻璃製品進行離子交換之前測量KIC 值）。除非另有說明，否則本文所述的KIC 值均以MPa√m表示。
在實施例中，玻璃組成物所呈現的KIC 值係大於或等於0.750MPa√m（例如，大於或等於0.755MPa√m、大於或等於0.760MPa√m、大於或等於0.765MPa√m、大於或等於0.770MPa√m、大於或等於0.775MPa√m、大於或等於0.780MPa√m、大於或等於0.785MPa√m、大於或等於0.790MPa√m、大於或等於0.795MPa√m、大於或等於0.800MPa√m、大於或等於0.805MPa√m、大於或等於0.810MPa√m、大於或等於0.815MPa√m、大於或等於0.820MPa√m、大於或等於0.825MPa√m、大於或等於0.835MPa√m，大於或等於0.845MPa√m、大於或等於0.855MPa√m、大於或等於0.860MPa√m、大於或等於0.865MPa√m、大於或等於0.870MPa√m、大於或等於0.875MPa√m、大於或等於0.880MPa√m、大於或等於0.880MPa√m、大於或等於0.885MPa√m、大於或等於0.890MPa√m、或大於或等於0.895MPa√m）。在實施例中，玻璃組成物所呈現的KIC 值係大於或等於0.750MPa√m至小於或等於1.00MPa√m（例如，大於或等於0.76MPa√m至小於或等於0.99MPa√m、大於或等於0.77至小於或等於0.98MPa√m、大於或等於0.78MPa√m至小於或等於0.97MPa√m、大於或等於0.79MPa√m至小於或等於0.96MPa√m、大於或等於0.80MPa√m至小於或等於0.95MPa√m、大於或等於0.81MPa√m至小於或等於0.94MPa√m、大於或等於0.82MPa√m至小於或等於0.93MPa√m、大於或等於0.83MPa√m至小於或等於0.92MPa√m、大於或等於0.84MPa√m至小於或等於0.91MPa√m、大於或等於0.85MPa√m至小於或等於0.90MPa√m，大於或等於0.86MPa√m至小於或等於0.89MPa√m、大於或等於0.87MPa√m至小於或等於0.88MPa√m，以及前述值之間的所有範圍及子範圍）。本文所述的玻璃組成物的高斷裂韌性增加玻璃的抗損傷性。
在實施例中，玻璃組成物的液相線黏度係小於或等於1000P（例如，小於或等於950P、小於或等於900P、小於或等於850P、小於或等於800P、小於或等於750P、小於或等於700P、小於或等於650P、小於或等於600P、小於或等於550P、或小於或等於500P）。在其他實施例中，液相線黏度係大於或等於500P（例如，大於或等於550P、大於或等於600P、大於或等於650P、大於或等於700P、大於或等於750P、大於或等於800P、大於或等於850P、大於或等於900P、或大於或等於950P）。應理解，在實施例中，上述範圍中之任一者可以與任何其他範圍組合，而使得液相線黏度係大於或等於500P至小於或等於1000P（例如，大於或等於550P至小於或等於950kP、大於或等於600P至小於或等於900kP、大於或等於650P至小於或等於850kP、大於或等於700P至小於或等於800kP，以及前述值之間的所有範圍及子範圍）。液相線黏度係藉由以下方法確定。首先，根據ASTM C829-81（2015）（標題為「Standard Practice for Measurement of Liquidus Temperature of Glass by the Gradient Furnace Method」）測量玻璃的液相線溫度。接下來，根據ASTM C965-96（2012）（標題為「Standard Practice for Measuring Viscosity of Glass Above the Softening Point」）測量液相線溫度下的玻璃的黏度。
在實施例中，玻璃組成物的楊氏模量（E）可以大於或等於75GPa至小於或等於125GPa（例如，大於或等於80GPa至小於或等於120GPa、大於或等於81GPa至小於或等於118GPa、大於或等於82GPa至小於或等於117GPa、大於或等於83GPa至小於或等於116GPa、大於或等於84GPa至小於或等於115GPa、大於或等於85GPa至小於或等於114GPa、大於或等於86GPa至小於或等於113GPa、大於或等於87GPa至小於或等於112GPa、大於或等於88GPa至小於或等於111GPa、大於或等於89GPa至小於或等於110GPa、大於或等於90GPa至小於或等於109GPa、大於或等於91GPa至小於或等於108GPa、大於或等於92GPa至小於或等於107GPa、大於或等於93GPa至小於或等於106GPa、大於或等於94GPa至小於或等於105GPa、大於或等於95GPa至小於或等於104GPa、大於或等於96GPa至小於或等於103GPa、大於或等於97GPa至小於或等於102GPa、大於或等於98GPa至小於或等於101GPa、或大於或等於99GPa至小於或等於100GPa，以及前述值之間的所有範圍及子範圍）。本揭示所記載的楊氏模量值係指稱標題為「Standard Guide for Resonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection in Both Metallic and Non-metallic Parts」的ASTM E2001-13中所提出的通用類型的共振超聲光譜技術測量的值。
在實施例中，玻璃組成物的剪切模量（G）可以大於或等於30GPa至小於或等於35GPa（例如，大於或等於31GPa至小於或等於34GPa、大於或等於32GPa至小於或等於33GPa，以及前述值之間的所有範圍及子範圍）。本揭示所記載的剪切模量值係指稱標題為「Standard Guide for Resonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection in Both Metallic and Non-metallic Parts」的ASTM E2001-13中所提出的通用類型的共振超聲光譜技術測量的值。
在實施例中，玻璃組成物的泊松比（ν）可以大於或等於0.2至小於或等於0.26（例如，大於或等於0.21至小於或等於0.25、大於或等於0.22至小於或等於0.24、大於或等於0.23，以及前述值之間的所有範圍及子範圍）。本揭示所記載的泊松比值係指稱標題為「Standard Guide for Resonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection in Both Metallic and Non-metallic Parts」的ASTM E2001-13中所提出的通用類型的共振超聲光譜技術測量的值。
在實施例中，玻璃組成物的硬度可以大於或等於6.2GPa（例如，大於或等於6.3GPa、大於或等於6.4GPa、大於或等於6.5GPa、大於或等於6.6GPa、大於或等於6.7GPa、大於或等於6.8GPa、大於或等於6.9GPa、大於或等於7.0GPa、大於或等於7.1GPa、大於或等於7.2GPa、大於或等於7.3GPa、大於或等於7.4GPa、大於或等於7.5GPa、或大於或等於7.6GPa）。在實施例中，玻璃組成物的硬度係大於或等於6.2GPa至小於或等於7.7GPa（例如，大於或等於6.3GPa至小於或等於7.6GPa、大於或等於6.4GPa至小於或等於7.5GPa、大於或等於6.5GPa至小於或等於7.4GPa、大於或等於6.6GPa至小於或等於7.3GPa、大於或等於6.7GPa至小於或等於7.2GPa、大於或等於6.8GPa至小於或等於7.1GPa、大於或等於6.9GPa至小於或等於7.0GPa，以及前述值之間的所有範圍及子範圍）。藉由具有Berkovich尖端的奈米壓痕來測量硬度。
可以藉由任何合適的方法來從上述組成物形成根據實施例的玻璃製品。在實施例中，可以藉由輥壓處理來形成玻璃組成物。
玻璃組成物以及由玻璃組成物所生產的製品的特徵可以在於所形成的方式。舉例而言，玻璃組成物的特徵可以在於可浮式形成（亦即，藉由浮式處理而形成）或可輥壓形成（亦即，藉由輥壓處理而形成）。
在一或更多個實施例中，本文所述的玻璃組成物可以形成玻璃製品，而呈現非晶微結構，並且可以基本上不包含結晶或微晶。換言之，由本文所述的玻璃組成物形成的玻璃製品可以排除玻璃陶瓷材料。
如上所述，在實施例中，本文所述的玻璃組成物可以例如藉由離子交換來強化，而製成具有針對應用（例如但不限於顯示器外罩）的抗損傷性的玻璃製品。參照第1圖，玻璃製品係描繪為具有從表面延伸到玻璃製品的壓縮深度（DOC）的處於壓縮應力的第一區域（例如，第1圖的第一與第二壓縮層120、122）以及從DOC延伸到玻璃製品的中心或內部區域的處於拉伸應力或中心張力（CT）的第二區域（例如，第1圖的中心區域130）。本文所使用的DOC係指稱玻璃製品內的應力從壓縮改變成拉伸的深度。在DOC處，應力從正（壓縮）應力跨越到負（拉伸）應力，並因此呈現零應力值。
根據本技術領域中通常使用的慣例，壓縮或壓縮應力係表示為負（＜0）應力，而張力或拉伸應力係表示為正（＞0）應力。然而，在本說明書中，CS係表示為正值或絕對值（亦即，如本文所述，CS=|CS|）。壓縮應力（CS）在玻璃製品的表面處或玻璃製品的表面附近具有最大值，而CS根據函數隨著與表面的距離d而變化。再次參照第1圖，第一區段120從第一表面110延伸到深度d1 ，而第二區段122從第二表面112延伸到深度d2 。這些區段共同定義玻璃製品100的壓縮或CS。壓縮應力（包括表面CS）可以藉由使用商業可取得的儀器（如由Orihara Industrial Co., Ltd（日本）製造的FSM-6000）的表面應力計（FSM）測量。表面應力測量取決於與玻璃的雙折射有關的應力光學係數（SOC）的精確測量。然後，根據標題為「Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient」的ASTM標準C770-16所述的程序C（玻璃碟方法）測量SOC，其內容藉由引用整體併入本文。
在實施例中，玻璃製品的CS係大於或等於400MPa至小於或等於1200MPa（例如，大於或等於425MPa至小於或等於1150MPa、大於或等於450MPa至小於或等於1100MPa、大於或等於475MPa至小於或等於1050MPa、大於或等於500MPa至小於或等於1000MPa、大於或等於525MPa至小於或等於975MPa、大於或等於550MPa至小於或等於950MPa、大於或等於575MPa至小於或等於925MPa、大於或等於600MPa至小於或等於900MPa、大於或等於625MPa至小於或等於875MPa、大於或等於650MPa至小於或等於850MPa、大於或等於675MPa至小於或等於825MPa、大於或等於700MPa至小於或等於800MPa、大於或等於725MPa至小於或等於775MPa、大於或等於750MPa、以及前述值之間的所有範圍及子範圍）。
在一或更多個實施例中，將Na+ 及K+ 離子交換進入玻璃製品，而相較於K+ 離子，Na+ 離子係擴散進入玻璃製品更深的深度。K+ 離子的滲透深度（「鉀DOL」）係與DOC不同，因為鉀DOL代表離子交換處理所導致的鉀滲透的深度。對於本文所述的製品而言，鉀DOL通常小於DOC。鉀DOL可以使用表面應力計（例如，由Orihara Industrial Co., Ltd（日本）製造的商業可取得的FSM-6000）來測量（基於應力光學係數（SOC）的精確測量），如上文參照CS測量所述。鉀DOL可以定義壓縮應力尖峰的深度（DOLSP ），其中應力分佈曲線從陡峭的尖峰區域過渡到較不陡峭的深區域。深區域係從尖峰的底部延伸到壓縮深度。玻璃製品的DOLSP 可以大於或等於5μm至小於或等於30μm（例如，大於或等於6μm至小於或等於25μm、大於或等於7μm至小於或等於20μm、大於或等於8μm至小於或等於15μm、大於或等於9μm至小於或等於11μm、大於或等於10μm，以及前述值之間的所有範圍及子範圍）。
二個主表面（第1圖的110、112）的壓縮應力係藉由玻璃製品的中心區域（130）所儲存的張力而平衡。可以使用該領域已知的散射光偏光鏡（SCALP）技術來測量最大中心張力（CT）與DOC值。折射近場（RNF）方法或SCALP可以用於確定玻璃製品的應力分佈曲線。當使用RNF方法來測量應力分佈曲線時，在RNF方法中使用SCALP所提供的最大CT值。更特定言之，RNF所確定的應力分佈曲線係為力平衡的，並校準成SCALP測量所提供的最大CT值。RNF方法係於標題「Systems and methods for measuring a profile characteristic of a glass sample」的美國專利案8,854,623中描述，其藉由引用整體併入本文。更特定言之，RNF方法包括將玻璃製品放置成與參考方塊相鄰，產生在正交偏振之間以1Hz與50Hz之間的速率切換的偏振切換光束，測量偏振切換光束中的功率量，以及產生偏振切換參考訊號，其中正交偏振中之每一者的測量功率量係在彼此的50％之內。該方法進一步包括將偏振切換光束透過不同深度的玻璃樣品與參考方塊而發射進入玻璃樣品，然後使用中繼光學系統將所發射的偏振切換光束中繼到訊號光電偵測器，其中訊號光電偵測器係產生偏振切換偵測器訊號。該方法亦包括將偵測器訊號除以參考訊號，以形成標準化的偵測器訊號，以及從標準化的偵測器訊號來確定玻璃樣品的分佈曲線特徵。
在實施例中，玻璃製品的最大CT可以大於或等於20MPa（例如，大於或等於25MPa、大於或等於30MPa、大於或等於35MPa、大於或等於40MPa、大於或等於45MPa、大於或等於50MPa、大於或等於55MPa、大於或等於60MPa、大於或等於65MPa、大於或等於70MPa、大於或等於75MPa、大於或等於80MPa、大於或等於85MPa、大於或等於90MPa、大於或等於95MPa、大於或等於100MPa、或大於或等於105MPa，以及前述值之間的所有範圍及子範圍）。在一些實施例中，玻璃製品的最大CT可以小於或等於110MPa（例如，小於或等於105MPa、小於或等於100MPa、小於或等於95MPa、小於或等於90MPa、小於或等於85MPa、小於或等於80MPa、小於或等於75MPa、小於或等於70MPa、小於或等於65MPa、小於或等於60MPa、小於或等於55MPa、小於或等於50MPa、小於或等於45MPa、小於或等於40MPa、小於或等於35MPa、小於或等於30MPa、小於或等於25MPa，以及前述值之間的所有範圍及子範圍）。應理解，在實施例中，上述範圍中之任一者可以與任何其他範圍組合，而使得玻璃製品的最大CT可以大於或等於20MPa至小於或等於110MPa（例如，大於或等於25MPa至小於或等於105MPa、大於或等於30MPa至小於或等於100MPa、大於或等於35MPa至小於或等於95MPa、大於或等於40MPa至小於或等於90MPa、大於或等於45MPa至小於或等於85MPa、大於或等於50MPa至小於或等於80MPa、大於或等於55MPa至小於或等於75MPa、大於或等於60MPa至小於或等於70MPa，以及前述值之間的所有範圍及子範圍）。
本文所述的玻璃組成物的高斷裂韌性值亦可以實現改善的效能。利用本文所述的玻璃組成物生產的玻璃製品的脆性極限至少部分取決於斷裂韌性。因此，本文所述的玻璃組成物的高斷裂韌性允許大量儲存的應變能量賦予至所形成的玻璃製品，而不會變脆。然後，可以包括在玻璃製品中的所儲存應變能量的增加量允許玻璃製品呈現增加的抗斷裂性，而可以透過玻璃製品的抗摔效能來觀察。脆性極限與斷裂韌性之間的關係係描述於2019年9月10日提交的標題為「Glass-based Articles with Improved Fracture Resistance」的美國專利申請案16/565899中，其全部內容藉由引用併入本文。斷裂韌性與抗摔效能之間的關係係描述於2019年5月29日提交的標題為「Glass with Improved Drop Performance」的美國專利申請案16/425217中，其全部內容藉由引用併入本文。
如上所述，使用該領域已知的散射光偏光鏡（SCALP）技術來測量DOC。在本文的一些實施例中，DOC係提供為玻璃製品的厚度（t）的一部分。在實施例中，玻璃製品的壓縮深度（DOC）可以大於或等於0.15t至小於或等於0.25t（例如，大於或等於0.18t至小於或等於0.22t，或大於或等於0.19t至小於或等於0.21t，以及前述值之間的所有範圍及子範圍）。
可以藉由將玻璃暴露於離子交換溶液中而在玻璃中形成壓縮應力層。在實施例中，離子交換溶液可以是熔融硝酸鹽。在一些實施例中，離子交換溶液可以是熔融KNO3 、熔融NaNO3 、或其組合。在某些實施例中，離子交換溶液可以包含小於約95％的熔融KNO3 （例如，小於約90％的熔融KNO3 、小於約80％的熔融KNO3 、小於約70％的熔融KNO3 、小於約60％的熔融KNO3 、或小於約50％的熔融KNO3 ）。在某些實施例中，離子交換溶液可以包含至少約5％的熔融NaNO3 （例如，至少約10％的熔融NaNO3 、至少約20％的熔融NaNO3 、至少約30％的熔融NaNO3 、或至少約40％的熔融NaNO3 ）。在其他實施例中，離子交換溶液可以包含約95％的熔融KNO3 與約5％的熔融NaNO3 、約94％的熔融KNO3 與約6％的熔融NaNO3 、約93％的熔融KNO3 與約7％的熔融NaNO3 、約90％的熔融KNO3 與約10％的熔融NaNO3 、約80％的熔融KNO3 與約20％的熔融NaNO3 、約75％的熔融KNO3 與約25％的熔融NaNO3 、約70％的熔融KNO3 與約30％的熔融NaNO3 、約65％的熔融KNO3 與約35％的熔融NaNO3 、或約60％的熔融KNO3 與約40％的熔融NaNO3 ，以及前述值之間的所有範圍及子範圍。在實施例中，其他鈉鹽及鉀鹽可以用於離子交換溶液中（例如，亞硝酸鈉或亞硝酸鉀、磷酸鹽、或硫酸鹽）。在實施例中，離子交換溶液可以包括鋰鹽（例如，LiNO3 ）。
可以藉由將由玻璃組成物製成的玻璃基板浸漬進入離子交換溶液的浴、將離子交換溶液噴塗至由玻璃組成物製成的玻璃基板上、或將離子交換溶液實體施加至由玻璃組成物製成的玻璃基板上而將玻璃組成物暴露至離子交換溶液，以形成經離子交換的玻璃製品。根據實施例，在暴露至玻璃組成物之後，離子交換溶液的溫度可以是大於或等於360℃至小於或等於500℃（例如，大於或等於370℃至小於或等於490℃、大於或等於380℃至小於或等於480℃、大於或等於390℃至小於或等於470℃、大於或等於400℃至小於或等於460℃、大於或等於410℃至小於或等於450℃、大於或等於420℃至小於或等於440℃、大於或等於430℃，以及前述值之間的所有範圍及子範圍）。在實施例中，將玻璃組成物暴露至離子交換溶液的持續時間可以大於或等於4小時至小於或等於48小時（例如，大於或等於8小時至小於或等於44小時、大於或等於12小時至小於或等於40小時、大於或等於16小時至小於或等於36小時、大於或等於20小時至小於或等於32小時、或大於或等於24小時至小於或等於28小時，以及前述值之間的所有範圍及子範圍）。
可以在用於提供改善的壓縮應力分佈曲線的處理條件的離子交換溶液中執行離子交換處理（例如美國專利申請公開號2016/0102011所揭示，藉由引用整體併入本文）。在一些實施例中，可以選擇離子交換處理以在玻璃製品中形成拋物線應力分佈曲線（例如，美國專利申請公開號2016/0102014所揭示的彼等應力分佈曲線，藉由引用整體併入本文）。
在執行離子交換處理之後，應理解，經離子交換的玻璃製品的表面處的組成物係與剛形成的玻璃基板（亦即，進行離子交換處理之前的玻璃基板）的組成物不同。這是由於剛形成的玻璃基本中的一種鹼金屬離子（例如，Li+ 或Na+ ）分別被較大的鹼金屬離子（例如，Na+ 或K+ ）置換。然而，在實施例中，在玻璃製品的深度的中心處或附近的玻璃組成物仍然具有用於形成玻璃製品的剛形成的未經離子交換的玻璃製品的組成物。
本文所揭示的玻璃製品可以結合到另一製品（例如，具有顯示器（或顯示製品）的製品（例如，消費性電子產品，包括行動電話、平板電腦、電腦、導航系統、及類似者）、建築製品、運輸製品（例如，車輛、火車、飛行器、航海器等）、器具製品、或需要一些透明性、耐刮性、耐磨性、或其組合的任何製品）。第2A圖及第2B圖圖示結合本文揭示的任何玻璃製品的示例性製品。具體而言，第2A圖及第2B圖圖示消費性電子裝置200，包括：殼體202，具有前側204、後側206、及側表面208；電部件（未圖示），至少部分地位於殼體內側或完全位於殼體內側，並至少包括控制器、記憶體、及在殼體的前表面處或附近的顯示器210；以及外罩212，在殼體的前表面處或前表面上，以覆蓋顯示器。在實施例中，外罩212與殼體202中之至少一者的至少一部分可以包括本文所述的任何玻璃製品。 實例
藉由下列實例，將會進一步釐清實施例。應理解，這些實施例並未限於上述實施例。
製備並分析玻璃組成物。所分析的玻璃組成物具有表列於下文的表I的成分，並藉由習知玻璃形成方法製備。在表I中，所有成分都以莫耳％表示，而玻璃組成物的KIC 斷裂韌度、泊松比（ν）、楊氏模量（E）、剪切模量（G）、及液相線黏度係根據本說明書中揭示的方法來測量。 表格I
組成物 1 2 3 4
SiO2 43.43 40.76 44.58 42.71
Al2 O3 27.72 28.10 26.15 26.05
B2 O3 13.36 13.50 13.55 13.57
MgO 2.02 4.06 2.06 4.00
CaO 0.04 0.06 0.04 0.06
Li2 O 3.97 4.03 4.01 4.06
Na2 O 8.97 9.01 9.11 9.06
K2 O 0.42 0.43 0.44 0.44
SnO2 0.05 0.05 0.05 0.05
Fe2 O3 0.01 0.01 0.01 0.01
組成物 1 2 3 4
KIC （MPa√m） 0.831 0.845 0.820 0.821
楊氏模量 （GPa） 80.3 81.3 77.8 79.0
剪切模量 （GPa） 32.1 32.5 31.3 31.6
泊松比 0.250 0.251 0.243 0.248
液相線黏度 （泊）        
表I（續）
組成物 5 6 7 8
SiO2 39.89 43.91 42.54 40.72
Al2 O3 25.90 15.30 27.98 28.05
B2 O3 12.99 12.71 13.69 13.40
MgO 8.03 15.10 2.03 4.04
CaO 0.08 0.11 0.04 0.05
Li2 O 3.91 3.90 9.24 9.28
Na2 O 8.76 8.56 3.97 3.95
K2 O 0.39 0.35 0.44 0.44
SnO2 0.05 0.05 0.05 0.05
Fe2 O3 0.01 0.01 0.01 0.01
組成物 5 6 7 8
KIC （MPa√m） 0.780 0.788 0.895 0.893
楊氏模量 （GPa） 81.7 80.1 84.7 85.8
剪切模量 （GPa） 32.5 32.1 33.8 34.2
泊松比 0.256 0.247 0.252 0.254
液相線黏度 （泊）     ＜634 ＜3572487
表I（續）
組成物 9 10 11 12
SiO2 44.62 42.62 38.72 42.03
Al2 O3 26.10 26.14 26.15 15.04
B2 O3 13.44 13.37 13.37 13.63
MgO 2.04 4.07 8.06 15.28
CaO 0.04 0.05 0.08 0.11
Li2 O 9.28 9.32 9.23 9.38
Na2 O 3.98 3.94 3.91 3.99
K2 O 0.44 0.43 0.42 0.46
SnO2 0.05 0.05 0.05 0.06
Fe2 O3 0.01 0.01 0.01 0.01
組成物 9 10 11 12
KIC （MPa√m） 0.874 0.875 0.897 0.876
楊氏模量 （GPa） 82.3 83.6 86.0 87.8
剪切模量 （GPa） 33.0 33.3 34.3 35.0
泊松比 0.247 0.255 0.252 0.252
液相線黏度 （泊） ＜9391      
表I（續）
組成物 13
SiO2 40.83
Al2 O3 29.76
B2 O3 13.59
MgO 2.05
CaO 0.04
Li2 O 9.19
Na2 O 4.03
K2 O 0.46
SnO2 0.05
Fe2 O3 0.01
組成物 13
KIC （MPa√m）
楊氏模量 （GPa）
剪切模量 （GPa）
泊松比
液相線黏度 （泊）
附加玻璃組成物係製備為包括表列於下文的表II中的成分的量。藉由習知玻璃形成方法來製備附加玻璃組成物。在表II中，所有成分都以莫耳％表示，而玻璃組成物的楊氏模量（E）與硬度係根據本說明書中揭示的方法來測量。 表II
組成物 14 15 16 17 18 19 20 21
SiO2 39.48 39.62 42.41 44.59 38.57 45.11 41.82 38.63
Al2 O3 31.19 30.85 26.18 26.14 25.56 25.47 25.04 24.91
B2 O3 13.50 13.50 9.79 13.50 13.50 13.50 12.00 13.50
MgO 2.34 2.53 8.12 2.27 8.87 2.42 7.65 9.47
CaO 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Li2 O 9.00 4.00 9.00 9.00 9.00 4.00 9.00 4.00
Na2 O 4.00 9.00 4.00 4.00 4.00 9.00 4.00 9.00
K2 O 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50
組成物 14 15 16 17 18 19 20 21
楊氏模量 （GPa） 97.88 94.24 98.28 93.00 96.92 88.31 96.44 93.42
硬度 （GPa） 7.21 7.07 7.23 6.98 7.24 6.78 7.07 7.13
表II（續）
組成物 22 23 24 25 26 27 28 29
SiO2 44.21 54.00 41.22 43.63 45.95 40.61 43.05 45.39
Al2 O3 24.87 24.71 23.89 23.75 23.61 22.72 22.61 22.49
B2 O3 8.46 6.00 14.23 10.63 7.18 16.50 12.82 9.31
MgO 8.95 1.70 7.16 8.49 9.76 6.68 8.02 9.31
CaO 0.00 1.09 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Li2 O 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00
Na2 O 4.00 3.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00
K2 O 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50
組成物 22 23 24 25 26 27 28 29
楊氏模量 （GPa） 99.15 93.69 94.73 95.34 96.81 93.75 94.38 94.93
硬度 （GPa） 7.39 7.30 7.01 7.12 7.29 6.97 7.00 7.15
表II（續）
組成物 30 31 32 33 34 35 36 37
SiO2 47.63 41.03 43.46 45.78 48.01 39.99 54.00 49.41
Al2 O3 22.39 21.90 21.81 21.71 21.62 21.54 21.41 21.39
B2 O3 5.94 16.76 13.09 9.59 6.23 18.79 6.00 13.50
MgO 10.54 6.81 8.14 9.42 10.65 6.18 1.71 2.20
CaO 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 4.38 0.00
Li2 O 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00
Na2 O 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 3.00 4.00
K2 O 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50
組成物 30 31 32 33 34 35 36 37
楊氏模量 （GPa） 97.41 92.85 93.83 94.59 95.78 89.11 93.00 85.73
硬度 （GPa） 7.34 6.99 7.07 7.23 7.39 6.64 7.42 6.73
表II（續）
組成物 38 39 40 41 42 43 44 45
SiO2 49.27 43.45 42.88 45.22 50.13 47.47 37.75 39.37
Al2 O3 21.20 20.92 20.65 20.58 20.55 20.52 20.48 20.35
B2 O3 4.74 13.50 15.31 11.73 13.50 8.31 13.50 21.10
MgO 11.29 8.62 7.67 8.97 2.32 10.21 14.77 5.68
CaO 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Li2 O 9.00 9.00 9.00 9.00 4.00 9.00 9.00 9.00
Na2 O 4.00 4.00 4.00 4.00 9.00 4.00 4.00 4.00
K2 O 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50
組成物 38 39 40 41 42 43 44 45
楊氏模量 （GPa） 97.00 92.02 91.90 93.69 83.89 95.12 98.78 87.70
硬度 （GPa） 7.42 7.04 6.97 7.14 6.62 7.26 7.36 6.61
表II（續）
組成物 46 47 48 49 50 51 52 53
SiO2 41.87 43.81 48.75 54.00 50.85 37.76 44.66 46.93
Al2 O3 20.28 20.11 20.11 20.07 20.05 19.69 19.44 19.40
B2 O3 17.28 13.50 6.79 6.00 3.58 13.50 13.90 10.41
MgO 7.06 9.08 10.86 6.40 12.02 15.56 8.51 9.76
CaO 0.00 0.00 0.00 1.03 0.00 0.00 0.00 0.00
Li2 O 9.00 4.00 9.00 9.00 9.00 4.00 9.00 9.00
Na2 O 4.00 9.00 4.00 3.00 4.00 9.00 4.00 4.00
K2 O 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50
組成物 46 47 48 49 50 51 52 53
楊氏模量 （GPa） 88.97 88.57 96.50 94.22 96.32 96.14 92.07 93.05
硬度 （GPa） 6.75 6.91 7.41 7.50 7.37 7.29 7.00 7.17
表II（續）
組成物 54 55 56 57 58 59 60 61
SiO2 38.74 41.27 43.69 48.22 50.35 52.39 57.50 57.50
Al2 O3 19.14 19.10 19.06 19.00 18.97 18.94 18.88 18.70
B2 O3 23.45 19.56 15.83 8.86 5.58 2.45 6.00 6.00
MgO 5.18 6.58 7.92 10.43 11.60 12.73 4.56 4.74
CaO 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Li2 O 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 10.56 10.56
Na2 O 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 2.00 2.00
K2 O 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50
組成物 54 55 56 57 58 59 60 61
楊氏模量 （GPa） 85.47 87.40 88.50 94.65 95.15 94.97 85.54 88.44
硬度 （GPa） 6.39 6.57 6.66 7.27 7.33 7.38 6.76 6.76
表II（續）
組成物 62 63 64 65 66 67 68 69
SiO2 57.50 57.50 57.50 57.50 57.50 57.50 57.50 57.50
Al2 O3 18.69 18.52 18.51 18.51 18.33 18.33 18.33 18.32
B2 O3 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00
MgO 4.56 4.92 4.74 4.56 5.10 4.92 4.74 4.56
CaO 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Li2 O 10.75 10.56 10.75 10.93 10.56 10.75 10.94 11.12
Na2 O 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00
K2 O 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50
組成物 62 63 64 65 66 67 68 69
楊氏模量 （GPa） 87.56 85.03 86.24 86.37 86.56 85.64 85.89 84.87
硬度 （GPa） 6.73 6.69 6.72 6.75 6.71 6.77 6.69 6.64
表II（續）
組成物 70 71 72 73 74 75 76 77
SiO2 46.39 57.50 57.50 57.50 57.50 57.50 57.50 54.00
Al2 O3 18.26 18.21 18.20 18.20 18.20 18.15 18.13 18.09
B2 O3 12.54 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00
MgO 9.31 5.17 4.98 4.80 4.62 5.29 4.56 1.71
CaO 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 7.70
Li2 O 9.00 10.63 10.81 11.00 11.18 10.56 11.31 9.00
Na2 O 4.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 3.00
K2 O 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50
組成物 70 71 72 73 74 75 76 77
楊氏模量 （GPa） 92.97 85.92 86.38 86.67 85.46 86.41 85.23 96.69
硬度 （GPa） 7.08 6.77 6.78 6.76 6.74 6.74 6.68 7.66
表II（續）
組成物 78 79 80 81 82 83 84 85
SiO2 57.50 57.50 57.50 57.50 57.50 57.50 57.50 38.10
Al2 O3 18.02 18.01 18.01 17.96 17.95 17.95 17.95 17.91
B2 O3 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 25.83
MgO 5.17 4.98 4.80 5.48 5.29 4.74 4.56 4.66
CaO 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Li2 O 10.82 11.00 11.19 10.56 10.75 11.31 11.50 9.00
Na2 O 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 4.00
K2 O 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50
組成物 78 79 80 81 82 83 84 85
楊氏模量 （GPa） 85.05 85.13 84.99 85.07 86.25 85.22 82.48 82.69
硬度 （GPa） 6.74 6.77 6.74 6.70 6.72 6.79 6.72 6.24
表II（續）
組成物 86 87 88 89 90 91 92 93
SiO2 40.66 43.11 45.45 47.69 49.84 51.90 53.88 57.50
Al2 O3 17.90 17.89 17.89 17.88 17.87 17.86 17.85 17.82
B2 O3 21.85 18.06 14.43 10.95 7.61 4.42 1.35 6.00
MgO 6.09 7.44 8.74 9.99 11.18 12.32 13.42 5.17
CaO 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Li2 O 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 11.01
Na2 O 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 2.00
K2 O 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50
組成物 86 87 88 89 90 91 92 93
楊氏模量 （GPa） 85.64 88.97 89.41 92.47 94.83 95.19 95.06 86.66
硬度 （GPa） 6.47 6.71 6.81 7.19 7.28 7.41 7.47 6.75
表II（續）
組成物 94 95 96 97 98 99 100 101
SiO2 57.50 57.50 57.50 57.50 57.50 57.50 57.50 57.50
Al2 O3 17.82 17.76 17.76 17.76 17.76 17.76 17.76 17.63
B2 O3 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00
MgO 4.98 5.67 5.48 5.29 4.92 4.74 4.56 5.17
CaO 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Li2 O 11.19 10.56 10.76 10.95 11.32 11.50 11.69 11.20
Na2 O 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00
K2 O 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50
組成物 94 95 96 97 98 99 100 101
楊氏模量 （GPa） 85.96 86.64 85.77 85.96 85.12 85.22 84.50 84.98
硬度 （GPa） 6.76 6.71 6.69 6.71 6.76 6.70 6.70 6.78
表II（續）
組成物 102 103 104 105 106 107 108 109
SiO2 57.50 57.50 57.50 57.50 57.50 57.50 57.50 57.50
Al2 O3 17.57 17.57 17.57 17.57 17.57 17.56 17.56 17.56
B2 O3 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00
MgO 5.87 5.68 5.49 5.30 5.11 4.93 4.74 4.56
CaO 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Li2 O 10.57 10.76 10.95 11.14 11.33 11.51 11.69 11.88
Na2 O 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00
K2 O 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50
組成物 102 103 104 105 106 107 108 109
楊氏模量 （GPa） 85.20 86.22 85.66 88.65 85.94 87.60 86.77 88.29
硬度 （GPa） 6.54 6.67 6.64 6.81 6.76 6.89 6.75 6.75
表II（續）
組成物 110 111 112 113 114 115 116 117
SiO2 54.00 53.96 48.07 42.43 54.75 54.00 37.01 48.58
Al2 O3 16.96 16.90 16.54 16.20 16.03 15.96 15.87 15.70
B2 O3 6.00 13.50 13.50 13.50 13.50 6.00 13.50 13.50
MgO 6.42 2.14 8.39 14.38 2.23 10.57 20.12 8.72
CaO 4.12 0.00 0.00 0.00 0.00 0.97 0.00 0.00
Li2 O 9.00 9.00 9.00 9.00 4.00 9.00 9.00 4.00
Na2 O 3.00 4.00 4.00 4.00 9.00 3.00 4.00 9.00
K2 O 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50
組成物 110 111 112 113 114 115 116 117
楊氏模量 （GPa） 93.61 81.41 87.68 95.58 78.66 94.77 103.82 82.72
硬度 （GPa） 7.55 6.56 6.89 7.34 6.40 7.55 7.68 6.67
表II（續）
組成物 118 119
SiO2 42.67 36.98
Al2 O3 15.38 15.08
B2 O3 13.50 13.50
MgO 14.95 20.94
CaO 0.00 0.00
Li2 O 4.00 4.00
Na2 O 9.00 9.00
K2 O 0.50 0.50
組成物 118 119
楊氏模量 （GPa） 89.86 99.18
硬度 （GPa） 7.02 7.53
基板係由表I的組成物所形成，然後進行離子交換以形成示例性製品。基板的厚度係為0.8mm。離子交換包括將基板浸入熔融鹽浴中，並持續下文的表III所記錄的時間。鹽浴包括90重量％的KNO3 與10重量％的NaNO3 ，而溫度係為460℃。根據本文所述的方法測量最大壓縮應力（CS）、尖峰層深度（DOLSP ）、及最大中心張力（CT），並記錄在表III中。 表III
實例 A B C D E F G H
組成物 7 8 9 10 7 8 9 10
浴溫度 （℃） 460 460 460 460 460 460 460 460
時間 （小時） 16 16 16 16 32 32 32 32
浴組成物 （K/Na） 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10
CS （MPa） 597   583   553 580 526 561
DOLSP （um） 6.8   7.6   8.5 7.7 11 8.5
CT （MPa）                
表III（續）
實例 I J K L M N O P
組成物 7 7 7 7 8 8 8 8
浴溫度 （℃） 460 460 460 460 460 460 460 460
時間 （小時） 4 8 32 16 4 8 16 32
浴組成物 （K/Na） 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10
CS （MPa） 553 602 581
DOLSP （um）
CT （MPa） 50.23 67.03 105.97 91.13 49.37 68.58 90.89 107.23
表III（續）
實例 Q R S T U V W X
組成物 9 9 9 9 10 10 10 10
浴溫度 （℃） 460 460 460 460 460 460 460 460
時間 （小時） 4 8 32 16 4 8 16 32
浴組成物 （K/Na） 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10
CS （MPa）     524 577       560
DOLSP （um）                
CT （MPa） 58.24 74.4 97.21 93.85 49.84 68.12 87.67 104.93
表III（續）
實例 Y Z AA BB CC DD EE FF
組成物 11 11 11 11 12 12 12 12
浴溫度 （℃） 460 460 460 460 460 460 460 460
時間 （小時） 4 8 16 32 4 8 16 32
浴組成物 （K/Na） 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10
CS （MPa）                
DOLSP （um）                
CT （MPa） 41.25 56.25 80.54 105.41 24.81 30.09 42.06 45.58
除非另有說明，否則此說明書所描述的所有組成物成分、關係、及比率均以莫耳％提供。無論是否在揭示範圍之前或之後明確說明，此說明書所揭示的所有範圍係包括廣泛揭示的範圍所涵蓋的任一及所有範圍與子範圍。
該領域具有通常知識者將理解，在不悖離所請求標的之精神及範疇的情況下可對本文所述之實施例作出各種修改及變化。因此，本揭示意欲涵蓋本文所提供的各種實施例的修改與變化，這些修改與變化係落於專利申請範圍與其等價物的範圍內。
100:玻璃製品 110:第一表面 112:第二表面 120:第一區段 122:第二區段 130:中心區域 200:消費性電子裝置 202:殼體 204:前側 206:後側 208:側表面 210:顯示器 212:外罩
第1圖示意性圖示根據本文所述及所示的實施例的在其表面上具有壓縮應力層的玻璃的橫截面；
第2A圖係為合併本文所揭示的任何玻璃製品的示例性電子裝置的平面圖；以及
第2B圖係為第2A圖的示例性電子裝置的透視圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
100:玻璃製品
110:第一表面
112:第二表面
120:第一區段
122:第二區段
130:中心區域

Claims (10)

  1. 一種組成物，包含： 大於或等於37.0莫耳％至小於或等於57.5莫耳％的SiO2 ； 大於或等於15.0莫耳％至小於或等於31.2莫耳％的Al2 O3 ； 大於或等於1.3莫耳％至小於或等於25.9莫耳％的B2 O3 ； 大於或等於0莫耳％至小於或等於7.7莫耳％的CaO； 大於或等於0.35莫耳％至小於或等於0.5莫耳％的K2 O； 大於或等於1.7莫耳％至小於或等於21.0莫耳％的MgO； 大於或等於2.0莫耳％至小於或等於9.0莫耳％的Na2 O；以及 大於或等於4.0莫耳％至小於或等於11.9莫耳％的Li2 O。
  2. 如請求項1所述的組成物，其中： 該組成物的一斷裂韌性係大於或等於0.75MPa√m，及/或 該組成物的一楊氏模量係大於或等於80GPa至小於或等於120GPa，及/或 該組成物的一硬度係大於或等於6.2GPa至小於或等於7.7GPa。
  3. 一種組成物，包含： Si2 O； 大於15莫耳％至小於或等於32莫耳％的Al2 O3 ； B2 O3 ； K2 O； MgO； Na2 O；以及 Li2 O； 其中該組成物的一斷裂韌性係大於或等於0.75MPa√m，而一楊氏模量係大於或等於80GPa至小於或等於120GPa。
  4. 如請求項3所述的組成物，包含： 大於或等於37.0莫耳％至小於或等於57.5莫耳％的SiO2 ，及/或 大於或等於1.3莫耳％至小於或等於25.9莫耳％的B2 O3 ，及/或 大於或等於0莫耳％至小於或等於7.7莫耳％的CaO，及/或 大於或等於1.7莫耳％至小於或等於21.0莫耳％的MgO。
  5. 如請求項3或4所述的組成物，包含： 大於或等於0.35莫耳％至小於或等於0.5莫耳％的K2 O，及/或 大於或等於2.0莫耳％至小於或等於9.0莫耳％的Na2 O，及/或 大於或等於4.0莫耳％至小於或等於11.9莫耳％的Li2 O。
  6. 如請求項1至4中之任一者所述的組成物，其中該組成物的一液相線黏度係小於1000泊。
  7. 一種藉由針對一玻璃基底基板進行離子交換所形成的玻璃基底製品，包含： 一壓縮應力區域，從該玻璃基底製品的一表面延伸至一壓縮深度， 其中該玻璃基底基板包含請求項1至4中之任一者的組成物。
  8. 一種玻璃基底製品，包含： 一壓縮應力區域，從該玻璃基底製品的一表面延伸至一壓縮深度； 該玻璃基底製品的該中心處的一組成物，包含： 大於或等於37.0莫耳％至小於或等於57.5莫耳％的SiO2 ； 大於或等於15.0莫耳％至小於或等於31.2莫耳％的Al2 O3 ； 大於或等於1.3莫耳％至小於或等於25.9莫耳％的B2 O3 ； 大於或等於0莫耳％至小於或等於7.7莫耳％的CaO； 大於或等於0.35莫耳％至小於或等於0.5莫耳％的K2 O； 大於或等於1.7莫耳％至小於或等於21.0莫耳％的MgO； 大於或等於2.0莫耳％至小於或等於9.0莫耳％的Na2 O；以及 大於或等於4.0莫耳％至小於或等於11.9莫耳％的Li2 O。
  9. 如請求項7或8所述的製品，其中該壓縮應力區域包含： 大於或等於500MPa的一壓縮應力，及/或 大於或等於5μm的一尖峰深度DOLsp 。
  10. 一種方法，包含以下步驟： 針對一玻璃基底基板進行離子交換，以形成一玻璃基底製品，該玻璃基底製品包含一壓縮應力區域，從該玻璃基底製品的一表面延伸至一壓縮深度； 其中該玻璃基底基板包含請求項1至4中之任一者的組成物。
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