TW202227370A - 具有改善的機械耐久性的透明玻璃陶瓷製品 - Google Patents

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Abstract

一種玻璃陶瓷製品，包括：40重量％至60重量％的SiO 2；18重量％至35重量％的Al 2O 3；12重量％至16重量％的B 2O 3；0重量％至4重量％的Li 2O；0重量％至5重量％的Na 2O；0重量％至5重量％的K 2O；0重量％至15重量％的ZnO；以及0重量％至8重量％的MgO。玻璃陶瓷製品中的Li 2O及Na 2O的總和可以是1重量％至8重量％。玻璃陶瓷製品中的MgO及ZnO的總和可以是3重量％至20重量％。玻璃陶瓷製品的主要結晶相可以包含莫來石型結構。

Description

具有改善的機械耐久性的透明玻璃陶瓷製品
本申請案主張於2020年9月25日提出申請之美國臨時申請案第63/083238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。
本說明書係關於玻璃陶瓷組成物，而更特定為可離子交換的玻璃陶瓷組成物。
玻璃製品（例如，覆蓋玻璃、玻璃背板、及類似者）係運用在消費者與商用電子裝置中（例如，LCD與LED顯示器、電腦螢幕、自動櫃員機（ATM）、及類似者）。這些玻璃製品中的一些玻璃製品可以包括「觸控」功能，而需要玻璃製品被各種物體（包括使用者的手指及/或觸控筆裝置）接觸，而因此玻璃必須充分牢固以確保常規接觸不受損傷（例如，刮擦）。實際上，因為刮痕可能作為導致玻璃災難性破損的裂紋的起始點，引入玻璃製品的表面的刮痕可能降低玻璃製品的強度。
再者，此類玻璃製品亦可以併入可攜式電子裝置中（例如，行動電話、個人媒體播放器、膝上型電腦、及平板電腦）。因此，玻璃製品的光學特性（例如，玻璃製品的透射率）可能是重要的考慮因素。
因此，需要相對於玻璃具有改善的機械性質且亦具有類似於玻璃的光學特性的替代材料。
根據第一態樣A1，玻璃陶瓷製品可以包含：大於或等於40重量％並少於或等於60重量％的SiO 2；大於或等於18重量％並少於或等於35重量％的Al 2O 3；大於或等於12重量％並少於或等於16重量％的B 2O 3；大於或等於0重量％並少於或等於4重量％的Li 2O；大於或等於0重量％並少於或等於5重量％的Na 2O；大於或等於0重量％並少於或等於5重量％的K 2O；大於或等於0重量％並少於或等於15重量％的ZnO；以及大於或等於0重量％並少於或等於8重量％的MgO，其中：Li 2O+Na 2O係大於或等於1重量％並少於或等於8重量％；MgO+ZnO係大於或等於3重量％並少於或等於20重量％；以及玻璃陶瓷製品的主要結晶相包含莫來石型結構。
第二態樣A2包括根據第一態樣A1的玻璃陶瓷製品，其中玻璃陶瓷製品包含大於或等於12.5重量％並少於或等於16重量％的B 2O 3。
第三態樣A3包括根據第二態樣A2的玻璃陶瓷製品，其中玻璃陶瓷製品包含大於或等於13重量％並少於或等於15.5重量％的B 2O 3。
第四態樣A4包括根據第一至第三態樣A1-A3中之任一者的玻璃陶瓷製品，其中Li 2O+Na 2O係大於或等於1.2重量％並少於或等於6重量％。
第五態樣A5包括根據第四態樣A4的玻璃陶瓷製品，其中Li 2O+Na 2O係大於或等於1.4重量％並少於或等於5重量％。
第六態樣A6包括根據第一至第五態樣A1-A5中之任一者所述的玻璃陶瓷製品，其中MgO+ZnO係大於或等於5重量％並少於或等於18重量％。
第七態樣A7包括根據第六態樣A6的玻璃陶瓷製品，其中MgO+ZnO係大於或等於7重量％並少於或等於15重量％。
第八態樣A8包括根據第一至第七態樣A1-A7中之任一者的玻璃陶瓷製品，其中玻璃陶瓷製品包含大於或等於20重量％並少於或等於30重量％的Al 2O 3。
第九態樣A9包括根據第一至第八態樣A1-A8中之任一者的玻璃陶瓷製品，其中玻璃陶瓷製品包含大於或等於8重量％並少於或等於15重量％的ZnO。
第十態樣A10包括根據第一至第九態樣A1-A9中之任一者的玻璃陶瓷製品，其中（R 2O+RO）/Al 2O 3係少於1。
第十一態樣A11包括根據第一至第十態樣A1-A10中之任一者的玻璃陶瓷製品，其中玻璃陶瓷製品不含ZrO 2。
第十二態樣A12包括根據第一至第十一態樣A1-A11中之任一者的玻璃陶瓷製品，其中玻璃陶瓷製品不含As 2O 3。
第十三態樣A13包括根據第一至第十二態樣A1-A12中之任一者的玻璃陶瓷製品，其中玻璃陶瓷製品包含大於或等於40重量％並少於或等於55重量％的SiO 2。
第十四態樣A14包括根據第十三態樣A13的玻璃陶瓷製品，其中玻璃陶瓷製品包含大於或等於43重量％並少於或等於50重量％的SiO 2。
第十五態樣A15包括根據第一至第十四態樣A1-A14中之任一者的玻璃陶瓷製品，其中藉由雙扭轉方法所測量的玻璃陶瓷製品的K Ic斷裂韌性係大於或等於0.90MPa·m 1/2。
第十六態樣A16包括根據第一至第十五態樣A1-A15中之任一者的玻璃陶瓷製品，其中玻璃陶瓷製品的彈性模量係大於或等於50GPa並少於或等於100GPa。
第十七態樣A17包括根據第一至第十六態樣A1-A16中之任一者所述的玻璃陶瓷製品，其中在0.8mm的製品厚度下測量的400nm至800nm的波長範圍內的光的玻璃陶瓷製品的平均透射率係大於或等於70％並少於或等於95％。
第十八態樣A18包括根據第一至第十七態樣A1-A17中之任一者所述的玻璃陶瓷製品，其中玻璃陶瓷製品的熱膨脹係數（CTE）係少於或等於50×10 -7/℃。
根據第十九態樣A19，形成玻璃陶瓷製品的方法可以包含以下步驟：在烤箱中以大於或等於1℃/min並少於或等於10℃/min的速率加熱玻璃陶瓷組成物至成核溫度，其中玻璃陶瓷組成物包含：大於或等於40重量％並少於或等於60重量％的SiO 2；大於或等於18重量％並少於或等於35重量％的Al 2O 3；大於或等於12重量％並少於或等於16重量％的B 2O 3；大於或等於0重量％並少於或等於4重量％的Li 2O；大於或等於0重量％並少於或等於5重量％的Na 2O；大於或等於0重量％並少於或等於5重量％的K 2O；大於或等於0重量％並少於或等於15重量％的ZnO；以及大於或等於0重量％並少於或等於8重量％的MgO，其中：Li 2O+Na 2O係大於或等於1重量％並少於或等於8重量％；以及MgO+ZnO係大於或等於3重量％並少於或等於20重量％；在烤箱中將玻璃陶瓷組成物在成核溫度下維持大於或等於0.25小時並少於或等於4小時的時間，以產生成核可結晶玻璃；在烤箱中以大於或等於1℃/min並少於或等於10℃/min的速率將成核可結晶玻璃加熱至結晶溫度；在烤箱中將成核可結晶玻璃在結晶溫度下維持大於或等於0.25小時並少於或等於4小時的時間，以產生玻璃陶瓷製品，其中玻璃陶瓷製品的主要結晶相包括莫來石型結構；以及將玻璃陶瓷製品冷卻至室溫。
第二十態樣A20包括根據第十九態樣A19所述的方法，其中成核溫度係大於或等於600℃並少於或等於900℃。
第二十一態樣A21包括根據第十九態樣A19所述的方法，其中結晶溫度係大於或等於700℃並少於或等於1000℃。
第二十二態樣A22包括根據第十九態樣A19所述的方法，進一步包含以下步驟：在離子交換浴中強化玻璃陶瓷製品。
第二十三態樣A23包括根據第十九態樣A19所述的方法，其中玻璃陶瓷製品具有大於或等於0.90MPa·m 1/2的雙扭轉方法所測量的K Ic斷裂韌性。
第二十四態樣A24包括根據第十九態樣A19所述的方法，其中玻璃陶瓷製品具有大於或等於50GPa並少於或等於100GPa的彈性模量。
第二十五態樣A25包括根據第十九態樣A19所述的方法，其中在0.8mm的製品厚度下測量的400nm至800nm的波長範圍內的光的玻璃陶瓷製品的平均透射率係大於或等於70％並少於或等於95％。
第二十六態樣A26包括一種消費性電子裝置，包含：殼體，具有前表面、後表面、及側表面；電子部件，至少部分設置於殼體內，電子部件至少包括控制器、記憶體、及顯示器，顯示器係設置於殼體的前表面處或與前表面相鄰；以及根據第一態樣A1的玻璃陶瓷製品，設置於顯示器上方。
在隨後的具體實施方式中將闡述本文所述的玻璃陶瓷組成物的額外特徵及優勢，且該領域具有通常知識者將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、及隨附圖式）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。
現在將詳細參照具有改善的機械耐久性的透明玻璃陶瓷製品的各種實施例。根據實施例，玻璃陶瓷製品包括：大於或等於40重量％並少於或等於60重量％的SiO 2；大於或等於18重量％並少於或等於35重量％的Al 2O 3；大於或等於12重量％並少於或等於16重量％的B 2O 3；大於或等於0重量％並少於或等於4重量％的Li 2O；大於或等於0重量％並少於或等於5重量％的Na 2O；大於或等於0重量％並少於或等於5重量％的K 2O；大於或等於0重量％並少於或等於15重量％的ZnO；以及大於或等於0重量％並少於或等於8重量％的MgO。玻璃陶瓷製品中的Li 2O與Na 2O的總和可以大於或等於1重量％並少於或等於8重量％。玻璃陶瓷製品中的MgO與ZnO的總和可以大於或等於3重量％並少於或等於20重量％。玻璃陶瓷製品的主要結晶相可以包含莫來石型結構。離子可交換玻璃陶瓷組成物的各種實施例以及形成玻璃陶瓷製品的方法將在本文中具體參照隨附圖式。
本文所表示之範圍可為從「約」一個特定值及/或到「約」另一特定值。當表示這樣的範圍時，另一實施例包括從一個特定值及/或到另一特定值。同樣地，當以使用前置詞「約」的近似方式表示值時，將可瞭解到特定值將形成另一實施例。可以進一步瞭解範圍的每一端點明顯與另一端點有關，並獨立於另一端點。
本文所使用的方向術語（例如上、下、右、左、前方、後方、頂部、底部）係僅對於參照圖式的圖示成立，而不預期為暗示絕對定向。
除非另外明確陳述，否則並不視為本文所述任何方法必須建構為以特定順序施行其步驟，亦不要求具有任何設備的特定定向。因此，在方法請求項並不實際記載其步驟之順序，或者任何設備請求項並不實際記載獨立部件的順序或定向，或者不在請求項或敘述中具體說明步驟係限制於特定順序，或者並未記載設備的部件的特定順序或定向的情況中，在任何方面都不以任何方式推斷其順序或定向。這適用於為了說明的任何可能非表述基礎，包括：對於步驟、操作流程、部件順序、或部件定向的佈置的邏輯主題；文法組織或標點所推衍的通用意義；以及在說明書中所敘述之實施例的數量或類型。
如本文所使用，除非上下文明確另外指示，否則單數型「一」、「一個」與「該」包括複數指稱。因此，舉例而言，除非上下文明確另外指示，否則對於「一」部件的參照包括具有二或更多個部件的態樣。
當用於描述玻璃陶瓷組成物中的特定組成成分的濃度及/或不存在時，術語「0重量％」與「不含」係指稱並未故意將組成成分添加到玻璃組成物中。然而，玻璃陶瓷組成物可以包含小於0.1重量％的量的組成成分來作為污染物或殘渣。
在本文所述的玻璃陶瓷組成物或玻璃陶瓷製品的實施例中，組成成分（例如，SiO 2、Al 2O 3、及類似者）的濃度除非以其他方式指明，否則是在氧化物的基礎上以重量百分比（重量％）指明。
使用標題為「Double Torsion Technique as a Universal Fracture Toughness Test Method」的ASTM STP 559中描述的雙扭轉技術來測量斷裂韌性，其內容藉由引用整體併入本文。
本文所述的X射線繞射（XRD）光譜係利用D8 ENDEAVOR X射線繞射系統進行測量，該系統具有由Bruker Corporation（MA的Billerica）所製造的YNXEYE XE-T偵測器。
透射率資料（總透射率與漫透射率）係利用PerkinElmer Inc.（USA的Massachusetts的Waltham）所製造的Lambda 950 UV/Vis分光光度計進行測量。Lambda 950設備裝設150mm的積分球。使用開放光束基線與Spectralon ®參考反射盤來收集資料。針對總透射率（Total Tx），樣品係固定在積分球入口點。針對漫透射率（Diffuse Tx），移除球體出口埠上方的Spectralon ®參考反射盤，以允許軸上光離開球體並進入光阱。在沒有樣品的情況下，針對漫射部分進行零偏移測量，以決定光阱的效率。為了校正漫透射率測量，使用下列等式從樣品測量值減去零偏移貢獻：Diffuse Tx=Diffuse Measured-（零偏移*（Total Tx/100））。針對所有波長的散射比率的測量係為：（％Diffuse Tx/％Total Tx）。
本文所使用的術語「平均透射率」係指稱在給定波長範圍內進行的透射率測量的平均，其中每一整數波長的權重相等。在本文所述的實施例中，在從400nm到800nm（包括端點）的波長範圍中報告「平均透射率」。
當用於描述本文所述的玻璃陶瓷組成物所形成的玻璃陶瓷製品時，術語「透明」係指稱玻璃陶瓷製品在波長範圍為400nm至800nm（包括端點）的光垂直入射0.8mm的製品厚度下測量時具有大於或等於85％的平均透射率。
當用於描述本文所述的玻璃陶瓷組成物所形成的玻璃陶瓷製品時，術語「透明霧度」係指稱玻璃陶瓷製品在波長範圍為400nm至800nm（包括端點）的光垂直入射0.8mm的製品厚度下測量時具有大於或等於70％並少於85％的平均透射率。
當用於描述本文所述的玻璃陶瓷組成物所形成的玻璃陶瓷製品時，術語「半透明」係指稱玻璃陶瓷製品在波長範圍為400nm至800nm（包括端點）的光垂直入射0.8mm的製品厚度下測量時具有大於或等於20％並少於70%的平均透射率。
當用於描述本文的玻璃陶瓷組成物所形成的玻璃陶瓷製品時，術語「不透明」係指稱玻璃陶瓷組成物在波長範圍為400nm至800nm（包括端點）的光垂直入射0.8mm的製品厚度下測量時具有少於20％的平均透射率。
如本文所示及描述，使用掃描電子顯微鏡（SEM）的電子繞射圖像係利用ZEISS GeminiSEM 500掃描電子顯微鏡在4.7mm的工作距離（WD）、3.00的電子高張力（EHT）、及高真空模式所進行。
本文所使用的術語「熔點」係指稱玻璃陶瓷組成物的黏度為200泊的溫度。
本文所使用的術語「軟化點」係指稱玻璃陶瓷組成物的黏度為1x10 7.6泊的溫度。軟化點係根據平行板黏度方法進行測量，類似於ASTM C1351M，平行板黏度方法測量隨著溫度的變化為10 7至10 9泊的無機玻璃的黏度。
本文所使用的術語「液相線黏度」係指稱玻璃陶瓷組成物在失透開始時的黏度（亦即，在根據ASTM C829-81利用梯度爐方法決定的液相線溫度下）。
如本文所述，以千兆帕（GPa）為單位來提供並根據ASTM C623測量玻璃陶瓷製品的彈性模量（亦稱為楊氏模量）。
本文所使用的術語「CTE」係指稱玻璃陶瓷製品在0℃至300℃（包括端點）之間的平均熱膨脹係數，其中每一整數波長的權重相等。
本文所使用的術語「玻璃陶瓷製品」係指稱透過玻璃的受控結晶所生產的材料。在實施例中，玻璃陶瓷具有約1％至約99％的結晶度。
表面壓縮應力係利用表面應力計（FSM）（例如，商業可取得的儀器（如由Orihara Industrial Co., Ltd（日本）製造的FSM-6000））來測量。表面應力測量取決於與玻璃陶瓷製品的雙折射有關的應力光學係數（SOC）的測量。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。壓縮深度（DOC）係利用該領域已知的FSM而結合散射光偏光鏡（SCALP）技術來測量。FSM測量鉀離子交換的壓縮深度，而SCALP測量鈉離子交換的壓縮深度。使用該領域已知的SCALP技術來測量最大中心張力（CT）值。
短語「壓縮深度」與「DOC」係指稱玻璃陶瓷製品中的壓縮應力轉變成拉伸應力的位置。
使用JEOL 8900電子微探針來測量本文所述的組成物分佈曲線。
當用於描述本文的玻璃陶瓷組成物所形成的玻璃陶瓷製品的結晶相時，術語「莫來石型」係指稱莫來石、硼莫來石、及含鋅及鎂的亞穩莫來石固溶體。
由於存在阻礙裂紋生長的晶粒以及相對高的彈性模量，相對於玻璃所形成的製品，玻璃陶瓷製品通常具有改善的斷裂韌性。然而，由於玻璃陶瓷製品固有的微觀結構，可能難以達到所期望的透明度。此外，存在於玻璃陶瓷組成物中的鹼金屬氧化物可能包括在熱加工之後的結晶相中，並且可能無法用於離子交換。
本文揭示減輕上述問題的玻璃陶瓷組成物以及由其形成的玻璃陶瓷製品。具體而言，本文所述的玻璃陶瓷組成物包含相對大量的Al 2O 3以及鹼金屬氧化物（例如，Li 2O及Na 2O），而導致透明的莫來石型玻璃陶瓷製品具有相對大量的Li 2O及/或Na 2O存在於殘餘玻璃相中。因此，Al 2O 3也相對較高的殘餘玻璃相可以容易地進行離子交換。此外，針狀斜方莫來石型奈米晶體的各向異性性質可能有助於改善玻璃陶瓷製品的斷裂韌性。相較於僅由玻璃形成的製品，相對高的Al 2O 3以及高模量莫來石型結晶相的存在可能導致相對高的彈性模量。
本文所述的玻璃陶瓷組成物可以描述為鋁硼矽酸鹽玻璃陶瓷組成物，並且包含SiO 2、Al 2O 3、及B 2O 3。除了SiO 2、Al 2O 3、及B 2O 3之外，本文的玻璃陶瓷組成物亦包括鹼金屬氧化物（例如，Li 2O及Na 2O），以實現玻璃陶瓷組成物所形成的玻璃陶瓷製品的離子交換性。本文所述的玻璃陶瓷組成物進一步包括二價陽離子氧化物（例如，ZnO及MgO），以輔助組成物中的Al 2O 3進行電荷平衡，而藉此在所得到的玻璃陶瓷製品中實現所期望的結晶相（以及所期望的結晶相的量）。
SiO 2係為本文所述的玻璃陶瓷組成物中的主要玻璃形成物，並且可以用於穩定玻璃陶瓷製品的網路結構。玻璃陶瓷組成物中的SiO 2的量應該足夠高（例如，大於或等於40重量％），以在玻璃陶瓷組成物經受熱加工以將玻璃陶瓷組成物轉換成玻璃陶瓷製品時形成結晶相。由於純SiO 2或高SiO 2玻璃的熔融溫度過高，因此可以限制SiO 2的量（例如，少於或等於60重量％），以控制玻璃陶瓷組成物的熔點。因此，限制SiO 2的量可以有助於改善所得到的玻璃陶瓷製品的可熔融性以及可形成性。
因此，在實施例中，玻璃陶瓷組成物可以包含大於或等於40重量％並少於或等於60重量％的SiO 2。在實施例中，玻璃陶瓷組成物可以包含大於或等於40重量％並少於或等於55重量％的SiO 2。在實施例中，玻璃陶瓷組成物可以包含大於或等於43重量％並少於或等於50重量％的SiO 2。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的SiO 2的量可以大於或等於40重量％、大於或等於43重量％、或甚至大於或等於45重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的SiO 2的量可以少於或等於60重量％、少於或等於55重量％、或甚至少於或等於50重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的SiO 2的量可以大於或等於40重量％並少於或等於60重量％、大於或等於40重量％並少於或等於55重量％、大於或等於40重量％並少於或等於50重量％、大於或等於43重量％並少於或等於60重量％、大於或等於43重量％並少於或等於55重量％、大於或等於43重量％並少於或等於50重量％、大於或等於45重量％並少於或等於60重量％、大於或等於45重量％並少於或等於55重量％、或甚至大於或等於45重量％並少於或等於50重量％，或者這些端點中之任一者所形成的任何及所有子範圍。
類似於SiO 2，Al 2O 3亦可以穩定玻璃網路，並且附加地針對所得到的玻璃陶瓷製品提供改善的機械性質以及化學耐久性。亦可以修整Al 2O 3的量，以控制玻璃陶瓷組成物的黏度。然而，若Al 2O 3的量太高，則熔體的黏度可能增加。Al 2O 3的量應該足夠高（例如，大於或等於18重量％），而使得所得到的玻璃陶瓷製品具有所期望的斷裂韌性（例如，大於或等於0.90MPa·m 1/2）。然而，若Al 2O 3的量太高（例如，大於35重量％），則熔體的黏度可能增加，而減少所得到的玻璃陶瓷製品的可形成性。在實施例中，玻璃陶瓷組成物可以包含大於或等於18重量％並少於或等於35重量％的Al 2O 3。在實施例中，玻璃陶瓷組成物可以包含大於或等於20重量％並少於或等於30重量％的Al 2O 3。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的Al 2O 3的量可以大於或等於18重量％、大於或等於20重量％、或甚至大於或等於22重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的Al 2O 3的量可以少於或等於35重量％、少於或等於30重量％、或甚至少於或等於28重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的Al 2O 3的量可以大於或等於18重量％並少於或等於35重量％、大於或等於18重量％並少於或等於30重量％、大於或等於18重量％並少於或等於28重量％、大於或等於20重量％並少於或等於35重量％、大於或等於20重量％並少於或等於30重量％、大於或等於20重量％並少於或等於28重量％、大於或等於22重量％並少於或等於35重量％、大於或等於22重量％並少於或等於30重量％、或甚至大於或等於22重量％並少於或等於28重量％，或者這些端點中之任一者所形成的任何及所有子範圍。
B 2O 3降低玻璃陶瓷組成物的熔融溫度。此外，當玻璃陶瓷組成物經受熱加工以形成玻璃陶瓷製品時，在玻璃陶瓷組成物中添加B 2O 3有助於實現互鎖晶體微結構。此外，B 2O 3亦可以改善所得到的玻璃陶瓷製品的抗損傷性。當熱加工之後的殘餘玻璃相中的硼沒有被鹼金屬氧化物或二價陽離子氧化物（例如，MgO、CaO、SrO、BaO、及ZnO）進行電荷平衡時，硼將處於三角配位狀態（或三配位硼），而打開了玻璃的結構。這些三配位硼原子周圍的網路不像四面體配位（或四配位）硼那樣剛性。不受理論的束縛，認為相較於四配位硼，包括三配位硼的玻璃陶瓷製品在裂紋形成之前可以耐受一定程度的變形。藉由容忍一些變形，而增加維氏壓痕裂紋起始閾值。包括三配位硼的玻璃陶瓷製品的斷裂韌性亦可能增加。B 2O 3的量應該足夠高（例如，大於或等於12重量％），以改善可形成性，並增加所得到的玻璃陶瓷製品的斷裂韌性。然而，若B 2O 3過高，則化學耐久性與液相線黏度可能減少，並且熔融期間的B 2O 3的揮發及蒸發變得難以控制。因此，可以限制B 2O 3的量（例如，少於或等於16重量％），以維持玻璃陶瓷組成物的化學耐久性以及可製造性。
在實施例中，玻璃陶瓷組成物可以包含大於或等於12重量％的B 2O 3並少於或等於16重量％的B 2O 3。在實施例中，玻璃陶瓷組成物可以包含大於或等於12.5重量％並少於或等於16重量％的B 2O 3。在實施例中，玻璃陶瓷組成物可以包含大於或等於13重量％並少於或等於15.5重量％的B 2O 3。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的B 2O 3的量可以大於或等於12重量％、大於或等於12.5重量％、大於或等於13重量％、或甚至大於或等於13.5重量。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的B 2O 3的量可以少於或等於16重量％或甚至少於或等於15.5重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的B 2O 3的量可以大於或等於12重量％並少於或等於16重量％、大於或等於12重量％並少於或等於15.5重量％、大於或等於12.5重量％並少於或等於16重量％、大於或等於12.5重量％並少於或等於15.5重量％、大於或等於13重量％並少於或等於16重量％、大於或等於13重量％並少於或等於15.5重量％、大於或等於13.5重量％並少於或等於16重量％、或甚至大於或等於13.5重量％並少於或等於15.5重量％，或者這些端點中之任一者所形成的任何及所有子範圍。
如上所述，玻璃陶瓷組成物可以包含鹼金屬氧化物（例如，Li 2O及Na 2O），以實現玻璃陶瓷組成物的離子交換性。Li 2O有助於玻璃陶瓷組成物的離子交換性，並且亦降低玻璃陶瓷組成物的軟化點，而藉此增加所得到的玻璃陶瓷製品的可形成性。在實施例中，玻璃陶瓷組成物可以包含大於或等於0重量％並少於或等於4重量％的Li 2O。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的Li 2O的量可以大於或等於0重量％、大於或等於0.5重量％、大於或等於1重量％、大於或等於1.2重量％、或甚至大於或等於1.4重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的Li 2O的量可以少於或等於4重量％、少於或等於3重量％、少於或等於2.5重量％、或甚至少於或等於2重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的Li 2O的量可以大於或等於0重量％並少於或等於4重量％、大於或等於0重量％並少於或等於3重量％、大於或等於0重量％並少於或等於2.5重量％、大於或等於0重量％並少於或等於2重量％、大於或等於0.5重量％並少於或等於4重量％、大於或等於0.5重量％並少於或等於3重量％、大於或等於0.5重量％並少於或等於2.5重量％、大於或等於0.5重量％並少於或等於2重量％、大於或等於1重量％並少於或等於4重量％、大於或等於1重量％並少於或等於3重量％、大於或等於1重量％並少於或等於2.5重量％、大於或等於1重量％並少於或等於2重量％、大於或等於1.2重量％並少於或等於4重量％、大於或等於1.2重量％並少於或等於3重量％、大於或等於1.2重量％並少於或等於2.5重量％、大於或等於1.2重量％並少於或等於2重量％、大於或等於1.2重量％並少於或等於4重量％、大於或等於1.4重量％並少於或等於3重量％、大於或等於1.4重量％並少於或等於2.5重量％，或甚至大於或等於1.4重量％並少於或等於2重量％，或者這些端點中之任一者所形成的任何及所有子範圍。
除了有助於玻璃陶瓷組成物的離子交換性之外，Na 2O降低熔點，並改善所得到的玻璃陶瓷製品的可形成性。在實施例中，玻璃陶瓷組成物可以包含大於或等於0重量％並少於或等於5重量％的Na 2O。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的Na 2O的量可以大於或等於0重量％、大於或等於1重量％、大於或等於1.5重量％、或甚至大於或等於2重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的Na 2O的量可以少於或等於5重量％、少於或等於4.5重量％、或甚至少於或等於4重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的Na 2O的量可以大於或等於0重量％並少於或等於5重量％、大於或等於0重量％並少於或等於4.5重量％、大於或等於0重量％並少於或等於4重量％、大於或等於1重量％並少於或等於5重量％、大於或等於1重量％並少於或等於4.5重量％、大於或等於1重量％並少於或等於4重量％、大於或等於1.5重量％並少於或等於5重量％、大於或等於1.5重量％並少於或等於4.5重量％、大於或等於1.5重量％並少於或等於4重量％、大於或等於2重量％並少於或等於5重量％、大於或等於2重量％並少於或等於4.5重量％、或甚至大於或等於2重量％並少於或等於4重量％，或者這些端點中之任一者所形成的任何及所有子範圍。
可以控制玻璃陶瓷組成物中的Li 2O與Na 2O的總量，以調節離子交換處理。Li 2O與Na 2O的總量應該足夠高（例如，大於或等於1重量％），以實現玻璃陶瓷組成物的離子交換性。然而，若玻璃陶瓷組成物中的Li 2O與Na 2O的總量太高（例如，大於8重量％），則可能無法實現透明的玻璃陶瓷製品。因此，在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的Li 2O與Na 2O的總量（亦即，Li 2O（重量％）+Na 2O（重量％））可以大於或等於1重量％並少於或等於8重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的Li 2O與Na 2O的總量可以大於或等於1.2重量％並少於或等於6重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的Li 2O與Na 2O的總量可以大於或等於1.4重量％並少於或等於5重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的Li 2O與Na 2O的總量可以大於或等於1重量％、大於或等於1.2重量％、或甚至大於或等於1.4重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的Li 2O與Na 2O的總量可以少於或等於8重量％、少於或等於6重量％、少於或等於5重量％、或甚至少於或等於4重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的Li 2O與Na 2O的總量可以大於或等於1重量％並少於或等於8重量％、大於或等於1重量％並少於或等於6重量％、大於或等於1重量％並少於或等於5重量％、大於或等於1重量％並少於或等於4重量％、大於或等於1.2重量％並少於或等於8重量％、大於或等於1.2重量％並少於或等於6重量％、大於或等於1.2重量％並少於或等於5重量％、大於或等於1.2重量％並少於或等於4重量％、大於或等於1.4重量％並少於或等於8重量％、大於或等於1.4重量％並少於或等於6重量％、大於或等於1.4重量％並少於或等於5重量％、或甚至大於或等於1.4重量％並少於或等於4重量％，或者這些端點中之任一者所形成的任何及所有子範圍。
本文所述的玻璃陶瓷組成物可以進一步包含除了Li 2O及Na 2O以外的鹼金屬氧化物（例如，K 2O）。K 2O促進離子交換，增加壓縮的深度，並降低熔點，以改善所得到的玻璃陶瓷製品的可形成性。然而，添加K 2O可能造成表面壓縮應力以及熔點過低。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的K 2O的量可以大於或等於0重量％或甚至大於或等於0.1重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的K 2O的量可以少於或等於5重量％、少於或等於3重量％、少於或等於1重量％、或甚至少於或等於0.5重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的K 2O的量可以大於或等於0重量％並少於或等於5重量％、大於或等於0.1重量％並少於或等於5重量％、大於或等於0重量％並少於或等於3重量％、大於或等於0.1重量％並少於或等於3重量％、大於或等於0重量％並少於或等於1重量％、大於或等於0.1重量％並少於或等於1重量％、大於或等於0重量％並少於或等於0.5重量％、或甚至大於或等於0.1重量％並少於或等於0.5重量％，或者這些端點中之任一者所形成的任何及所有子範圍。
所有鹼金屬氧化物的總和在本文中表示為R 2O。具體而言，R 2O係為存在於玻璃陶瓷組成物中的Li 2O、Na 2O、及K 2O的總和（以重量％計）（亦即，R 2O=Li 2O（重量％）+Na 2O（重量％）+K 2O（重量％））。類似於B 2O 3，鹼金屬氧化物有助於降低玻璃陶瓷組成物的軟化點與成型溫度，藉此抵消玻璃陶瓷組成物中的較高量的SiO 2所引起的玻璃陶瓷組成物的軟化點及成型溫度的增加。軟化點及成型溫度的降低可以藉由在玻璃陶瓷組成物中包括鹼金屬氧化物（例如，二或更多種鹼金屬氧化物）的組合來進一步降低，此現象係指稱為「混合鹼效應」。然而，已經發現若鹼金屬氧化物的量太高，則玻璃陶瓷組成物的平均熱膨脹係數增加到大於100×10 -7/℃，這可能是不期望的。
在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的R 2O的量可以大於或等於1重量％、大於或等於1.2重量％、或甚至大於或等於1.4重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的R 2O的總量可以少於或等於10重量％、少於或等於8重量％、或甚至少於或等於5重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的Li 2O與Na 2O的總量可以大於或等於1重量％並少於或等於10重量％、大於或等於1重量％並少於或等於8重量％、大於或等於1重量％並少於或等於5重量％、大於或等於1.2重量％並少於或等於10重量％、大於或等於1.2重量％並少於或等於8重量％、大於或等於1.2重量％並少於或等於5重量％、大於或等於1.4重量％並少於或等於10重量％、大於或等於1.4重量％並少於或等於8重量％、或甚至大於或等於1重量％並少於或等於5重量％，或者這些端點中之任一者所形成的任何及所有子範圍。
玻璃陶瓷組成物中的MgO可以有助於使玻璃陶瓷組成物中的Al 2O 3進行電荷平衡。Al 2O 3的電荷平衡有助於在玻璃陶瓷製品中實現所期望的結晶相（以及結晶相的量）。MgO降低玻璃陶瓷組成物的黏度（這增強可形成性）、應變點、及彈性模量，並且可以改善所得到的玻璃陶瓷製品的離子交換性。MgO可以包括在玻璃陶瓷組成物中（例如，大於或等於0重量％的量），而有助於Al 2O 3的電荷平衡並降低玻璃陶瓷組成物的黏度。然而，當向玻璃陶瓷組成物添加過多的MgO（例如，大於8重量％）時，玻璃陶瓷組成物中的鈉離子及鉀離子的擴散率降低，而對所得到的玻璃陶瓷製品的離子交換效能（亦即，離子交換能力）產生不利影響。
在實施例中，玻璃陶瓷組成物可以包含大於或等於0重量％並少於或等於8重量％的MgO。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的MgO的量可以大於或等於0重量％、大於或等於2重量％、或甚至大於或等於4重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的MgO的量可以少於或等於8重量％或甚至少於或等於6重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的MgO的量可以大於或等於0重量％並少於或等於8重量％、大於或等於0重量％並少於或等於6重量％、大於或等於2重量％並少於或等於8重量％、大於或等於2重量％並少於或等於6重量％、大於或等於4重量％並少於或等於8重量％、或甚至大於或等於4重量％並少於或等於6重量％，或者這些端點中之任一者所形成的任何及所有子範圍。
類似於MgO，ZnO可以輔助MgO進行組成物中的Al 2O 3的電荷平衡，藉此在所得到的玻璃陶瓷製品中實現所期望的結晶相（以及結晶相的量）。在實施例中，玻璃陶瓷組成物可以包含大於或等於0重量％並少於或等於15重量％的ZnO。在實施例中，玻璃陶瓷組成物可以包含大於或等於8重量％並少於或等於15重量％的ZnO。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的ZnO的量可以大於或等於0重量％、大於或等於2重量％、大於或等於4重量％、大於或等於6重量％、甚至大於或等於8重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的ZnO的量可以少於或等於15重量％、少於或等於13重量％、或甚至少於或等於11重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的ZnO的量可以大於或等於0重量％並少於或等於15重量％、大於或等於0重量％並少於或等於13重量％、大於或等於0重量％並少於或等於11重量％、大於或等於2重量％並少於或等於15重量％、大於或等於2重量％並少於或等於13重量％、大於或等於2重量％並少於或等於11重量％、大於或等於4重量％並少於或等於15重量％、大於或等於4重量％並少於或等於13重量％、大於或等於4重量％並少於或等於11重量％、大於或等於6重量％並少於或等於15重量％、大於或等於6重量％並少於或等於13重量％、大於或等於6重量％並少於或等於11重量％、大於或等於8重量％並少於或等於15重量％、大於或等於8重量％並少於或等於13重量％、或甚至大於或等於8重量％並少於或等於11重量％，或者這些端點中之任一者所形成的任何及所有子範圍。
可以控制玻璃陶瓷組成物中的MgO與ZnO的總量，以輔助組成物中的Al 2O 3的電荷平衡，藉此在所得到的玻璃陶瓷製品中實現所期望的結晶相（以及結晶相的量）。玻璃陶瓷組成物中的MgO與ZnO的總量應該足夠高（例如，大於或等於3重量％），而能夠形成所期望的莫來石型結晶相。然而，若MgO與ZnO的總量太高（例如，大於20重量％），則可能降低所期望的莫來石型晶相的形成，而有利於其他晶相（例如，尖晶石與β-石英）。因此，在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的MgO與ZnO的總量（亦即，MgO（重量％）+ZnO（重量％））可以大於或等於3重量％並少於或等於20重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的MgO與ZnO的總量可以大於或等於5重量％並少於或等於18重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的MgO與ZnO的總量可以大於或等於7重量％並少於或等於15重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的MgO與ZnO的總量可以大於或等於3重量％、大於或等於5重量％、或甚至大於或等於7重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的MgO與ZnO的總量可以少於或等於20重量％、少於或等於18重量％、少於或等於15重量％、或甚至少於或等於13重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的MgO與ZnO的總量可以大於或等於3重量％並少於或等於20重量％、大於或等於3重量％並少於或等於18重量％、大於或等於3重量％並少於或等於15重量％、大於或等於3重量％並少於或等於13重量％、大於或等於5重量％並少於或等於20重量％、大於或等於5重量％並少於或等於18重量％、大於或等於5重量％並少於或等於15重量％、大於或等於5重量％並少於或等於13重量％、大於或等於7重量％並少於或等於20重量％、大於或等於7重量％並少於或等於18重量％、大於或等於7重量％並少於或等於15重量％、大於或等於7重量％並少於或等於13重量％，或者這些端點中之任一者所形成的任何及所有子範圍。
在實施例中，玻璃陶瓷組成物可以包含大於或等於0重量％並少於或等於5重量％的CaO。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的CaO的量可以大於或等於0重量％、大於或等於0.1重量％、大於或等於0.5重量％、或甚至大於或等於1重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的CaO的量可以少於或等於5重量％或甚至少於或等於3重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的CaO的量可以大於或等於0重量％並少於或等於5重量％、大於或等於0重量％並少於或等於3重量％、大於或等於0.1重量％並少於或等於5重量％、大於或等於0.1重量％並少於或等於3重量％、大於或等於0.5重量％並少於或等於5重量％、大於或等於0.5重量％並少於或等於3重量％、大於或等於1重量％並少於或等於5重量％、或甚至大於或等於1重量％並少於或等於3重量％，或者這些端點中之任一者所形成的任何及所有子範圍。在實施例中，玻璃陶瓷組成物可以不包含CaO。
在實施例中，玻璃陶瓷組成物可以包含大於或等於0重量％並少於或等於5重量％的SrO。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的SrO的量可以大於或等於0重量％、大於或等於0.1重量％、大於或等於0.5重量％、或甚至大於或等於1重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的SrO的量可以少於或等於5重量％或甚至少於或等於3重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的SrO的量可以大於或等於0重量％並少於或等於5重量％、大於或等於0重量％並少於或等於3重量％、大於或等於0.1重量％並少於或等於5重量％、大於或等於0.1重量％並少於或等於3重量％、大於或等於0.5重量％並少於或等於5重量％、大於或等於0.5重量％並少於或等於3重量％、大於或等於1重量％並少於或等於5重量％、或甚至大於或等於1重量％並少於或等於3重量％，或者這些端點中之任一者所形成的任何及所有子範圍。在實施例中，玻璃組成物可以不包含SrO。
在實施例中，玻璃陶瓷組成物可以包含大於或等於0重量％並少於或等於5重量％的BaO。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的BaO的量可以大於或等於0重量％、大於或等於0.1重量％、大於或等於0.5重量％、或甚至大於或等於1重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的BaO的量可以少於或等於5重量％或甚至少於或等於3重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的BaO的量可以大於或等於0重量％並少於或等於5重量％、大於或等於0重量％並少於或等於3重量％、大於或等於0.1重量％並少於或等於5重量％、大於或等於0.1重量％並少於或等於3重量％、大於或等於0.5重量％並少於或等於5重量％、大於或等於0.5重量％並少於或等於3重量％、大於或等於1重量％並少於或等於5重量％、或甚至大於或等於1重量％並少於或等於3重量％，或者這些端點中之任一者所形成的任何及所有子範圍。在實施例中，玻璃組成物可以不包含BaO。
所有二價陽離子氧化物的總和在本文中表示為RO。具體而言，RO係為存在於玻璃陶瓷組成物中的MgO、ZnO、CaO、SrO、及BaO的總和（以重量％計）（亦即，RO=MgO（重量％）+ZnO（重量％）+CaO（重量％）+SrO（重量％）+BaO（重量％））。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的RO的量可以大於或等於3重量％、大於或等於5重量％、大於或等於7重量％、或甚至大於或等於10重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的RO的量可以少於或等於20重量％、少於或等於18重量％、或甚至少於或等於15重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的RO的量可以大於或等於3重量％並少於或等於20重量％、大於或等於3重量％並少於或等於18重量％、大於或等於3重量％並少於或等於15重量％、大於或等於5重量％並少於或等於20重量％、大於或等於5重量％並少於或等於18重量％、大於或等於5重量％並少於或等於15重量％、大於或等於7重量％並少於或等於20重量％、大於或等於7重量％並少於或等於18重量％、大於或等於7重量％並少於或等於15重量％、大於或等於10重量％並少於或等於20重量％、大於或等於10重量％並少於或等於18重量％、或甚至大於或等於10重量％並少於或等於15重量％，或者這些端點中之任一者所形成的任何及所有子範圍。
在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的R 2O與RO的總量（亦即，R 2O（重量％）+RO（重量％））可以大於或等於4重量％、大於或等於7重量％、或甚至大於或等於10重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的R 2O與RO的總量可以少於或等於30重量％、少於或等於25重量％、少於或等於20重量％、或甚至少於或等於15％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的R 2O與RO的總量可以大於或等於4重量％並少於或等於30重量％、大於或等於4重量％並少於或等於25重量％、大於或等於4重量％並少於或等於20重量％、大於或等於4重量％並少於或等於15重量％、大於或等於7重量％並少於或等於30重量％、大於或等於7重量％並少於或等於25重量％、大於或等於7重量％並少於或等於20重量％、大於或等於7重量％並少於或等於15重量％、大於或等於10重量％並少於或等於30重量％、大於或等於10重量％並少於或等於25重量％、大於或等於10重量％並少於或等於20重量％、或甚至大於或等於10重量％並少於或等於15重量％，或者這些端點中之任一者所形成的任何及所有子範圍。
在實施例中，本文所述的玻璃陶瓷組成物可以是過鋁質的（亦即，R 2O與RO的總和與Al 2O 3的重量比率少於1），其可能有助於相對於其他晶相（例如，尖晶石或β-石英）而形成所期望的莫來石型結晶相。在實施例中，R 2O與RO的總和與Al 2O 3的重量比率（亦即，（R 2O+RO）/Al 2O 3））係少於1。
在實施例中，本文所述的玻璃陶瓷組成物可以進一步包括輔助結晶相與殘餘玻璃相的折射率相等的改性劑。在實施例中，改性劑可以包括Y 2O 3、SrO、B 2O 3、TiO 2、ZrO 2、La 2O 3、GeO 2、或其組合。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的改性劑的量可以大於或等於0重量％、大於或等於0.1重量％、大於或等於0.5重量％、或甚至大於或等於1重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的改性劑的量可以少於或等於5重量％或甚至少於或等於3重量％。在實施例中，玻璃陶瓷組成物中的改性劑的量可以大於或等於0重量％並少於或等於5重量％、大於或等於0重量％並少於或等於3重量％、大於或等於0.1重量％並少於或等於5重量％、大於或等於0.1重量％並少於或等於3重量％、大於或等於0.5重量％並少於或等於5重量％、大於或等於0.5重量％並少於或等於3重量％、大於或等於1重量％並少於或等於5重量％、或甚至大於或等於1重量％並少於或等於3重量％，或者這些端點中之任一者所形成的任何及所有子範圍。
在實施例中，本文所述的玻璃陶瓷組成物可以進一步包括雜質材料（例如，TiO 2、MnO、MoO 3、WO 3、La 2O 3、CdO、As 2O 3、Sb 2O 3、硫基化合物（例如，硫酸鹽）、鹵素、或其組合）。在實施例中，抗微生物成分、化學澄清劑、或其他附加成分可以包括在玻璃陶瓷組成物中。
在實施例中，玻璃陶瓷組成物可以不包含ZrO 2。舉例而言，在實施例中，玻璃陶瓷組成物可以包含0重量％的ZrO 2。在實施例中，可能期望玻璃陶瓷組成物不包含As 2O 3。舉例而言，在實施例中，玻璃陶瓷組成物可以包含0重量％的As 2O 3。儘管不希望受到理論束縛，但As 2O 3可能被視為一種毒素，並且從玻璃陶瓷組成物中消除As 2O 3可以產生環境友好（亦即，「綠色」）玻璃陶瓷製品。
本文所述的玻璃陶瓷組成物所形成的玻璃陶瓷製品可以是任何合適的厚度，其可以取決於該玻璃陶瓷製品的特定應用而變化。在實施例中，玻璃陶瓷片材實施例的厚度可以大於或等於250μm並少於或等於6mm、大於或等於250μm並少於或等於4mm、大於或等於250μm並少於或等於2mm、大於或等於250μm並少於或等於1mm、大於或等於250μm並少於或等於750μm、大於或等於250μm並少於或等於500μm、大於或等於500μm並少於或等於6mm、大於或等於500μm並少於或等於4mm、大於或等於500μm並少於或等於2mm、大於或等於500μm並少於或等於1mm、大於或等於500μm並少於或等於750μm、大於或等於750μm並少於或等於6mm、大於或等於750μm並少於或等於4mm、大於或等於750μm並少於或等於2mm、大於或等於750μm並少於或等於1mm、大於或等於1mm並少於或等於6mm、大於或等於1mm並少於或等於4mm、大於或等於1mm並少於或等於2mm、大於或等於2mm並少於或等於6mm、大於或等於2mm並少於或等於4mm、甚至大於或等於4mm並少於或等於6mm，或者這些端點中之任一者所形成的任何及所有子範圍。
如上所述，本文所述的玻璃陶瓷組成物所形成的玻璃陶瓷製品可以具有增加的斷裂韌性，而使得玻璃陶瓷製品更加耐損傷。在實施例中，玻璃陶瓷製品可以具有大於或等於0.90MPa·m 1/2的藉由雙扭轉方法所測量的K Ic斷裂韌性。在實施例中，藉由雙扭轉方法所測量的玻璃陶瓷製品的K Ic斷裂韌性可以大於或等於0.90MPa·m 1/2、大於或等於1MPa·m 1/2、或甚至大於或等於1.1MPa·m 1/2。
在實施例中，玻璃陶瓷製品可以具有大於或等於50MPa並少於或等於100MPa的彈性模量。在實施例中，玻璃陶瓷製品的彈性模量可以大於或等於50MPa、大於或等於60MPa、大於或等於70MPa、或甚至大於或等於80MPa。在實施例中，玻璃陶瓷製品的彈性模量可以少於或等於100MPa或甚至少於或等於95MPa。在實施例中，玻璃陶瓷製品的彈性模量可以大於或等於50MPa並少於或等於100MPa、大於或等於50MPa並少於或等於95MPa、大於或等於60MPa並少於或等於100MPa、大於或等於60MPa並少於或等於95MPa、大於或等於70MPa並少於或等於100MPa、大於或等於70MPa並少於或等於95MPa、大於或等於80MPa並少於或等於100MPa、或甚至大於或等於80MPa並少於或等於95MPa，或者這些端點中之任一者所形成的任何及所有子範圍。
在實施例中，在0.8mm的製品厚度下測量的400nm至800nm的波長範圍內的光的玻璃陶瓷製品的平均透射率可以大於或等於70％並少於或等於95％。在實施例中，在0.8mm的製品厚度下測量的400nm至800nm的波長範圍內的光的玻璃陶瓷製品的平均透射率可以大於或等於70％、大於或等於75％、大於或等於80％、或甚至大於或等於85％。在實施例中，在0.8mm的製品厚度下測量的400nm至800nm的波長範圍內的光的玻璃陶瓷製品的平均透射率可以少於或等於95％或甚至少於或等於90％。在實施例中，在0.8mm的製品厚度下測量的400nm至800nm的波長範圍內的光的玻璃陶瓷製品的平均透射率可以大於或等於70％並少於或等於95％、大於或等於70％並少於或等於90％、大於或等於75％並少於或等於95％、大於或等於75％並少於或等於90％、大於或等於80％並少於或等於95％、大於或等於80％並少於或等於90％、大於或等於85％並少於或等於95％、或甚至大於或等於85％並少於或等於90％，或者這些端點中之任一者所形成的任何及所有子範圍。在實施例中，玻璃陶瓷製品可以是透明的或透明霧狀。
在實施例中，在0.8mm的製品厚度下測量的400nm至800nm的波長範圍內的光的玻璃陶瓷製品的平均漫透射率可以大於或等於0.5％或甚至大於或等於1％。在實施例中，在0.8mm的製品厚度下測量的400nm至800nm的波長範圍內的光的玻璃陶瓷製品的平均漫透射率可以少於或等於10％或甚至少於或等於5％。在實施例中，在0.8mm的製品厚度下測量的400nm至800nm的波長範圍內的光的玻璃陶瓷製品的平均漫透射率可以大於或等於0.5％並少於或等於10％、大於或等於0.5％並少於或等於5％、大於或等於1％並少於或等於10％、或甚至大於或等於1％並少於或等於5％，或者這些端點中之任一者所形成的任何及所有子範圍。
在實施例中，玻璃陶瓷製品可以具有少於或等於50×10 -7/℃的熱膨脹係數（CTE）。在實施例中，玻璃陶瓷製品的熱膨脹係數（CTE）可以少於或等於50×10 -7/℃、少於或等於47×10 -7/℃、少於或等於45×10 -7/℃、或甚至少於或等於43×10 -7/℃。
在實施例中，玻璃陶瓷製品的液相線黏度可以大於或等於100P、大於或等於250P、大於或等於500P、大於或等於1kP、大於或等於10kP、或甚至大於或等於25kP。在實施例中，玻璃陶瓷製品的液相線黏度可以大於或等於100P並少於或等於25kP、大於或等於100P並少於或等於10kP、大於或等於100P並少於或等於1kP、大於或等於100P並少於或等於500P、大於或等於100P並少於或等於250P、大於或等於250P並少於或等於25kP、大於或等於250P並少於或等於10kP、大於或等於250P並少於或等於1kP、大於或等於250P並少於或等於500P、大於或等於500P並少於或等於25kP、大於或等於500P並少於或等於10kP、大於或等於500P並少於或等於1kP、大於或等於1kP並少於或等於25kP、大於或等於1kP並少於或等於10kP、或甚至大於或等於10kP並少於或等於25kP，或者這些端點中之任一者所形成的任何及所有子範圍。此黏度範圍允許藉由多種不同的技術（包括但不限於熔合形成、狹槽拉伸、浮動、滾壓、該領域具有通常知識者已知的其他片材形成處理）將玻璃陶瓷製品形成為片材。然而，應理解，可以使用其他處理來形成其他製品（亦即，不同於片材）。
在實施例中，本文所述的玻璃陶瓷組成物係為可離子交換，以促進強化玻璃陶瓷製品。在典型的離子交換處理中，利用接近玻璃陶瓷製品的外表面的層內的具有相同價數的較大金屬離子來取代或「交換」玻璃陶瓷製品中的較小金屬離子。利用較大離子取代較小離子會在玻璃陶瓷製品的層內建立壓縮應力。在實施例中，金屬離子係為一價金屬離子（例如，Li +、Na +、K +、及類似者），並藉由將玻璃陶瓷製品浸入包含用於替換玻璃陶瓷製品中的較小金屬離子的較大金屬離子的至少一種熔融鹽的浴中，以完成離子交換。可替代地，可以將其他一價離子（例如，Ag +、Tl +、Cu +、及類似者）交換為一價離子。用於強化玻璃陶瓷製品的離子交換處理可以包括但不限於浸入單一浴或具有相同或不同組成物的多種浴中，並在浸入之間具有清洗及/或退火步驟。
在暴露於玻璃陶瓷製品之後，根據實施例，離子交換溶液（例如，KNO 3及/或NaNO 3熔融鹽浴）的溫度可以大於或等於350℃並少於或等於至500℃、大於或等於360℃並少於或等於450℃、大於或等於370℃並少於或等於440℃、大於或等於360℃並少於或等於420℃、大於或等於370℃並少於或等於400℃、大於或等於375℃並少於或等於475℃、大於或等於400℃並少於或等於500℃、大於或等於410℃並少於或等於490℃、大於或等於420℃並少於或等於480℃、大於或等於430℃並少於或等於470℃，或甚至大於或等於440℃並少於或等於460℃，或者前述值之間的任何及所有子範圍。在實施例中，玻璃陶瓷製品暴露於離子交換溶液的持續時間可以大於或等於2小時並少於或等於48小時、大於或等於2小時並少於或等於24小時、大於或等於2小時並少於或等於12小時、大於或等於2小時並少於或等於6小時、大於或等於8小時並少於或等於44小時、大於或等於12小時並少於或等於40小時、大於或等於16小時並少於或等於36小時、大於或等於20小時並少於或等於32小時，或甚至大於或等於24小時並少於或等於28小時，或者前述值之間的任何及所有子範圍。
在2小時的離子交換時間中，玻璃陶瓷製品的表面上的所得到的壓縮應力層的深度（亦稱為「壓縮深度」或「DOC」）可以大於或等於100μm。在實施例中，玻璃陶瓷製品進行離子交換而實現的壓縮深度可以大於或等於10μm、大於或等於20μm、大於或等於30μm、大於或等於40μm、大於或等於50μm、大於或等於60μm、大於或等於70μm、大於或等於80μm、大於或等於90μm、或甚至大於或等於100μm。在實施例中，玻璃陶瓷製品具有厚度「t」，並且可以經離子交換以實現大於或等於0.1t、大於或等於0.13t、或甚至大於或等於0.15t的壓縮深度。
相較於非離子交換材料，此表面壓縮層的發展有利於實現更好的抗裂紋性以及更高的彎折強度。相較於用於玻璃陶瓷製品的主體（亦即，不包括表面壓縮的區域）的交換進入玻璃陶瓷製品的離子的濃度，表面壓縮層具有更高的離子濃度。
在實施例中，在離子交換強化之後的本文所述的玻璃陶瓷組成物所製成的玻璃陶瓷製品的表面壓縮應力可以大於或等於20MPa、大於或等於50MPa、大於或等於75MPa、大於或等於100MPa、大於或等於250MPa、大於或等於500MPa、大於或等於750MPa、或甚至大於或等於1GPa。在實施例中，離子交換強化之後的玻璃陶瓷製品的表面壓縮應力可以大於或等於20MPa並少於或等於1GPa、大於或等於20MPa並少於或等於750MPa、大於或等於20MPa並少於或等於500MPa、大於或等於20MPa並少於或等於250MPa、大於或等於50MPa並少於或等於1GPa、大於或等於50MPa並少於或等於750MPa、大於或等於50MPa並少於或等於500MPa、大於或等於50MPa並少於或等於250MPa、大於或等於75MPa並少於或等於1GPa、大於或等於75MPa並少於或等於750MPa、大於或等於75MPa並少於或等於500MPa、大於或等於75MPa並少於或等於250MPa、大於或等於100MPa並少於或等於1GPa、大於或等於100MPa並少於或等於750MPa、大於或等於100MPa並少於或等於500MPa、大於或等於100MPa並少於或等於250MPa、大於或等於250MPa並少於或等於1GPa、大於或等於250MPa並少於或等於750MPa、大於或等於250MPa並少於或等於500MPa、大於或等於500MPa並少於或等於1GPa、大於或等於500MPa並少於或等於750MPa、或甚至大於或等於750MPa並少於或等於1GPa，或者這些端點中之任一者所形成的任何及所有子範圍。
在實施例中，離子交換強化之後的本文所述的玻璃陶瓷組成物所製成的玻璃陶瓷製品的中心張力可以大於或等於10MPa、大於或等於25MPa、或甚至大於或等於50MPa。在實施例中，離子交換強化之後的本文所述的玻璃陶瓷組成物所製成的玻璃陶瓷製品的中心張力可以少於或等於250MPa、少於或等於200MPa、或甚至少於或等於150MPa。在實施例中，離子交換強化之後的本文所述的玻璃陶瓷組成物所製成的玻璃陶瓷製品的中心張力可以大於或等於10MPa並少於或等於250MPa、大於或等於25MPa並少於或等於250MPa、大於或等於50MPa並少於或等於250MPa、大於或等於10MPa並少於或等於200MPa、大於或等於25MPa並少於或等於200MPa、大於或等於50MPa並少於或等於200MPa、大於或等於10MPa並少於或等於150MPa、大於或等於25MPa並少於或等於150MPa、或甚至大於或等於50MPa並少於或等於150MPa，或者這些端點中之任一者所形成的任何及所有子範圍。
在實施例中，製造玻璃陶瓷製品的處理包括在烤箱中在一或更多個預選擇溫度下針對玻璃陶瓷組成物進行熱加工一或更多個預選擇時間，以誘導一或更多個結晶相（例如，具有一或更多種組成物、量、形態、尺寸、或尺寸分佈等）的玻璃均化及結晶（亦即，成核及生長）。在實施例中，熱加工可以包括（i）在烤箱中以大於或等於1℃/min並少於或等於10℃/min的速率將玻璃陶瓷組成物加熱至成核溫度；（ii）在烤箱中將玻璃陶瓷組成物在成核溫度下維持大於或等於0.25小時並少於或等於4小時的時間，以產生成核可結晶玻璃；（iii）在烤箱中以大於或等於1℃/min並少於或等於10℃/min的速率將成核可結晶玻璃加熱至結晶溫度；（iv）在烤箱中將成核可結晶玻璃在結晶溫度下維持大於或等於0.25小時並少於或等於4小時的時間，以產生玻璃陶瓷製品；以及（v）將玻璃陶瓷製品冷卻至室溫。
在實施例中，成核溫度可以大於或等於600℃並少於或等於900℃。在實施例中，成核溫度可以大於或等於600℃或甚至大於或等於650℃。在實施例中，成核溫度可以少於或等於900℃或甚至少於或等於800℃。在實施例中，成核溫度可以大於或等於600℃並少於或等於900℃、大於或等於600℃並少於或等於800℃、大於或等於650℃並少於或等於900℃、或甚至大於或等於650℃並少於或等於800℃，或者這些端點中之任一者所形成的任何及所有子範圍。
在實施例中，結晶溫度可以大於或等於700℃並少於或等於1000℃。在實施例中，結晶溫度可以大於或等於700℃或甚至大於或等於750℃。在實施例中，結晶溫度可以少於或等於1000℃或甚至少於或等於900℃。在實施例中，結晶溫度可以大於或等於700℃並少於或等於1000℃、大於或等於700℃並少於或等於900℃、大於或等於750℃並少於或等於1000℃、或甚至大於或等於750℃並少於或等於900℃，或者這些端點中之任一者所形成的任何及所有子範圍。
該領域具有通常知識者應理解，本文所述的加熱速率、成核溫度、及結晶溫度係指稱玻璃陶瓷組成物所進行熱加工的烤箱的加熱速率及溫度。
除了玻璃陶瓷組成物之外，明確規定加熱到結晶溫度並將溫度維持在結晶溫度的熱加工步驟的溫度時間分佈曲線，以產生下列期望屬性中之一或更多者：玻璃陶瓷製品的結晶相、一或更多種主要結晶相及/或一或更多種次要結晶相與殘餘玻璃相的比例、一或更多種主要結晶相及/或一或更多種次要結晶相與殘餘玻璃相的結晶相組合、及一或更多種主要結晶相及/或一或更多種次要結晶相之間的粒體尺寸或粒體尺寸分佈，而這反過來可能影響所得到的玻璃陶瓷製品的最終完整性、品質、顏色、及/或不透明度。
本文所述的玻璃陶瓷製品可以包括結晶相與殘餘玻璃相。在實施例中，玻璃陶瓷製品的主要結晶相（亦即，大於或等於結晶相的50％）包括莫來石型結構。在實施例中，結晶相可以包括莫來石、輝長岩、或其組合。
在實施例中，玻璃陶瓷製品可以包括根據XRD光譜的Rietveld分析所決定的利用玻璃陶瓷製品的重量計算（亦即，重量％）的大於或等於50重量％的結晶相並少於或等於50重量％的殘餘玻璃相、大於或等於60重量％的結晶相並少於或等於40重量％的殘餘玻璃相、大於或等於70重量％的結晶相並少於或等於30重量％的殘餘玻璃相、大於或等於80重量％的結晶相並少於或等於20重量％的殘餘玻璃相、或甚至大於或等於90重量％的結晶相並少於或等於10重量％的殘餘玻璃相，或者這些端點中之任一者所形成的任何及所有子範圍。
所得到的玻璃陶瓷製品可以作為片材提供，然後可以藉由壓製、吹製、彎折、下垂、真空形成、或其他方式將其重新形成為具有均勻厚度的彎曲或彎折件。重新形成可以在熱加工之前進行，或者形成步驟亦可以作為熱加工步驟，其中形成及熱加工基本上同時進行。
本文所述的玻璃陶瓷製品可以用於各種應用，包括例如用於：消費性或商用電子裝置中的覆蓋玻璃或玻璃背板應用，消費性或商用電子裝置包括例如LCD及LED顯示器、電腦螢幕、及自動櫃員機（ATM）；用於可攜式電子裝置的觸控螢幕或觸控感測器應用，可攜式電子裝置包括例如行動電話、個人媒體播放器、手錶、及平板電腦；積體電路應用，包括例如半導體晶圓；光伏應用；建築玻璃應用；汽車或交通工具玻璃應用；或商用或家用器具應用。在實施例中，消費性電子裝置（例如，智慧型電話、平板電腦、手錶、個人電腦、超輕薄筆電、電視、及相機）、建築玻璃、及/或汽車玻璃可以包含本文所述的玻璃製品。
第1圖及第2圖圖示結合本文揭示的任何玻璃陶瓷製品的示例性製品。具體而言，第1圖及第2圖圖示消費性電子裝置100，包括：殼體102，具有前表面104、後表面106、及側表面108；電子部件（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與前表面相鄰的顯示器110；以及覆蓋基板112，在殼體的前表面處或前表面上方，而位於顯示器上方。在一些實施例中，覆蓋基板112與殼體102的一部分中之至少一者可以包括本文揭示的任何玻璃陶瓷製品。 實例
為了更容易理解各種實施例，參考下列實例，這些實例意欲說明本文所述的玻璃陶瓷製品的各種實施例。
表1展示示例性玻璃陶瓷組成物（以重量％計）。表2展示用於實現示例性玻璃陶瓷製品的熱加工排程，以及玻璃陶瓷製品的各別性質。形成具有表1所列出的示例性玻璃陶瓷組成物1-6的玻璃陶瓷製品。
表1
實例 1 2 3 4 5 6
SiO 2 47.49 47.07 46.65 47.78 47.57 47.42
Al 2O 3 25.25 25.04 24.81 25.42 25.30 25.23
B 2O 3 15.16 15.02 14.89 15.25 15.18 15.13
Na 2O 2.00 2.86 3.71 0 0 1.44
Li 2O 0 0 0 1.40 1.82 0.69
ZnO 10.10 10.01 9.93 10.16 10.13 10.09
Li 2O+Na 2O 2.00 2.86 3.71 1.40 1.82 2.13
MgO+ZnO 10.10 10.01 9.93 10.16 10.13 10.09
R 2O 2.00 2.86 3.71 1.40 1.82 2.13
RO 10.10 10.01 9.93 10.16 10.13 10.09
R 2O+RO 12.10 12.87 13.64 11.56 11.95 12.22
(R 2O+RO)/Al 2O 3 0.48 0.51 0.55 0.45 0.47 0.48
表2
實例 1 2 3 4
成核保持 750℃持續4小時 750℃持續4小時 750℃持續4小時 750℃持續4小時
結晶保持 850℃持續2小時 850℃持續2小時 850℃持續2小時 850℃持續2小時
外觀 透明霧度 半透明 半透明 透明霧度
K Ic （ CN ）（ MPa · m 1/2 ） - - - -
彈性模量（ GPa ） 88.3 86.9 84.8 93.9
CTE（10 -7/℃） - - - -
接續表2
實例 5 5 6
成核保持 675℃持續4小時 750℃持續4小時 750℃持續4小時
結晶保持 775℃持續2小時 850℃持續2小時 850℃持續2小時
外觀 透明 透明 透明霧度
K Ic （ CN ）（ MPa · m 1/2 ） - 1.26 -
彈性模量（ GPa ） - 92.3 91.8
CTE（10 -7/℃） - 42.6 -
現在參照第3圖，在烤箱中在675℃下進行成核保持4小時，並在烤箱中在775℃下進行結晶保持2小時的示例性玻璃陶瓷組成物5所形成的示例性玻璃陶瓷製品的XRD光譜包括用於證明硼莫來石結晶相與輝長石結晶相的存在的峰值。硼莫來石結晶相與輝長石結晶相不包含鹼。現在參照第4圖，在烤箱中在675℃下進行成核保持4小時，並在烤箱中在775℃下進行結晶保持2小時的玻璃陶瓷組成物5所形成的示例性玻璃陶瓷製品的SEM圖像展示殘餘玻璃基質中的硼莫來石結晶與輝長石結晶。晶體是針狀的，這可能有助於增加玻璃陶瓷製品的機械耐久性。如第3圖及第4圖所示，本文所述的玻璃陶瓷組成物可以進行熱加工，以形成具有一或更多種不含鹼的結晶相的玻璃陶瓷製品，而使得存在於玻璃陶瓷組成物中的鹼可以留在結晶之後的殘餘玻璃相，以進行離子交換。
現在參照第5圖至第7圖，針對具有400nm至800nm的波長的光，測量玻璃陶瓷製品的漫透射率以及散射比率，玻璃陶瓷製品具有0.8mm的厚度，並由在烤箱中在675℃下進行成核保持4小時且在烤箱中在775℃下進行結晶保持2小時的示例性玻璃陶瓷組成物5以及由在烤箱中在750℃下進行成核保持4小時且在烤箱中在850℃下進行結晶保持2小時的示例性玻璃陶瓷組成物5所形成。
如第5圖所示，由在烤箱中在675℃下進行成核保持4小時且在烤箱中在775℃下進行結晶保持2小時的示例性玻璃陶瓷組成物5所製成的示例性玻璃陶瓷製品在400nm至800nm的波長範圍內的平均總透射率係為87.9％，而表明示例性玻璃陶瓷組成物5的特定熱加工產生透明的玻璃陶瓷製品。由在烤箱中在750℃下進行成核保持4小時且在烤箱中在850℃下進行結晶保持2小時的示例性玻璃陶瓷組成物5所製成的示例性玻璃陶瓷製品在400nm至800nm的波長範圍內的平均總透射率係為86.70%，而表明示例性玻璃陶瓷組成物5的特定熱加工產生透明的玻璃陶瓷製品。如第5圖所示，本文所述的玻璃陶瓷組成物所形成的玻璃陶瓷製品可以經受某些離子交換條件，以達到所期望的透射率（亦即，外觀）。亦即，更具體而言，離子交換的溫度可以用於改變所得到的透射率。
如第6圖所示，由在烤箱中在675℃下進行成核保持4小時且在烤箱中在775℃下進行結晶保持2小時的示例性玻璃陶瓷組成物5所製成的示例性玻璃陶瓷製品在400nm至800nm的波長範圍內的平均漫透射率係為1.56。由在烤箱中在750℃下進行成核保持4小時且在烤箱中在850℃下進行結晶保持2小時的示例性玻璃陶瓷組成物5所製成的示例性玻璃陶瓷製品在400nm至800nm的波長範圍內的平均漫透射率係為1.68。
如第7圖所示，由在烤箱中在675℃下進行成核保持4小時且在烤箱中在775℃下進行結晶保持2小時的示例性玻璃陶瓷組成物5所製成的示例性玻璃陶瓷製品在400nm至800nm的波長範圍內的平均散射比率係為0.0085。由在烤箱中在750℃下進行成核保持4小時且在烤箱中在850℃下進行結晶保持2小時的示例性玻璃陶瓷組成物5所製成的示例性玻璃陶瓷製品在400nm至800nm的波長範圍內的平均散射比率係為0.0199。
如第6圖及第7圖所示，本文所述的玻璃陶瓷組成物所形成的玻璃陶瓷製品可以經受某些離子交換條件，以實現相對低的漫透射率以及散射比率，而這意指光的較少散射。儘管不希望受到理論的束縛，但是相對低的漫透射率以及散射比率可能是由於結晶相的折射率的相似性及/或由於較小的結晶尺寸所造成。
現在參照第8圖，具有0.8mm的厚度並由在烤箱中在750℃下進行成核保持4小時且在烤箱中在850℃下進行結晶保持2小時的示例性玻璃陶瓷組成物5所形成的示例性玻璃陶瓷製品進行離子交換。示例性玻璃陶瓷製品在100％的NaNO 3熔融鹽浴中分別進行4小時及17.5小時的離子交換。如第8圖所示，進行17.5小時的離子交換的示例性玻璃陶瓷製品呈現交換進入製品的鈉離子的近拋物線分佈曲線。
現在參照第9圖及第10圖以及表3，具有0.8mm的厚度並由在烤箱中在675℃下進行成核保持4小時且在烤箱中在775℃下進行結晶保持2小時的示例性玻璃陶瓷組成物5所形成的示例性玻璃陶瓷製品進行離子交換。如第9圖所示，將製品在100％的NaNO 3熔融鹽浴中分別進行2小時、7小時、15小時、及22.5小時的離子交換，並實現使用SCALP測量的各種厚度應力分佈曲線。如第10圖所示，玻璃陶瓷製品的中心張力隨著離子交換時間而增加。如表3所示，壓縮深度（以經離子交換的玻璃製品的厚度百分比（「％t」）表示）隨著離子交換時間而增加。
表3
實例 5 （ IOX ： 2 小時） 5 （ IOX ： 7 小時） 5 （ IOX ： 15 小時） 5 （ IOX ： 22.5 小時）
DOC （％ t ） 0.13 0.15 0.17 0.18
厚度（ mm ） 0.84 0.84 0.84 0.84
如第8圖至第10圖以及表3所示，本文所述的玻璃陶瓷組成物所形成的玻璃陶瓷製品可以經受某些離子交換條件，以實現所期望的組成物/應力分佈曲線及中心張力。
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:消費性電子裝置 102:殼體 104:前表面 106:後表面 108:側表面 110:顯示器 112:覆蓋基板
第1圖係為合併根據本文所述的一或更多個實施例的任何玻璃陶瓷製品的示例性電子裝置的平面圖；
第2圖係為第1圖的示例性電子裝置的透視圖；
第3圖係為根據本文所述的一或更多個實施例的由玻璃陶瓷組成物製成並經受熱加工的示例性玻璃陶瓷製品的X射線繞射（XRD）光譜（x軸：二Theta角；y軸：強度）的圖；
第4圖係為根據本文所述的一或更多個實施例的由玻璃陶瓷組成物製成並經受熱加工的示例性玻璃陶瓷製品的掃描電子顯微鏡（SEM）圖像；
第5圖係為根據本文所述的一或更多個實施例的由玻璃陶瓷組成物製成並經受熱加工的示例性玻璃陶瓷製品的總透射率（x軸：波長；y軸：％總透射率）的圖；
第6圖係為根據本文所述的一或更多個實施例的由玻璃陶瓷組成物製成並經受熱加工的示例性玻璃陶瓷製品的漫透射率（x軸：波長；y軸：％漫透射率）的圖；
第7圖係為根據本文所述的一或更多個實施例的由玻璃陶瓷組成物製成並經受熱加工的示例性玻璃陶瓷製品的散射比率（x軸：波長；y軸：散射比率）的圖；
第8圖係為根據本文描述的一或更多個實施例的由玻璃陶瓷組成物製成並經受熱加工的示例性玻璃陶瓷製品的鈉濃度（x軸：深度；y軸：Na 2O濃度）的圖；
第9圖係為根據本文所述的一或更多個實施例的由玻璃陶瓷組成物製成並經受熱加工的示例性玻璃陶瓷製品的應力（x軸：深度；y軸：應力）的圖；以及
第10圖係為根據本文所述的一或更多個實施例的由玻璃陶瓷組成物製成並經受熱加工的示例性玻璃陶瓷製品的中心張力（x軸：深度；y軸：中心張力）的圖。
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:消費性電子裝置
102:殼體
104:前表面
106:後表面
108:側表面
110:顯示器
112:覆蓋基板

Claims (20)

  1. 一種玻璃陶瓷製品，包含： 大於或等於40重量％並少於或等於60重量％的SiO 2； 大於或等於18重量％並少於或等於35重量％的Al 2O 3； 大於或等於12重量％並少於或等於16重量％的B 2O 3； 大於或等於0重量％並少於或等於4重量％的Li 2O； 大於或等於0重量％並少於或等於5重量％的Na 2O； 大於或等於0重量％並少於或等於5重量％的K 2O； 大於或等於0重量％並少於或等於15重量％的ZnO；以及 大於或等於0重量％並少於或等於8重量％的MgO，其中： Li 2O+Na 2O係大於或等於1重量％並少於或等於8重量％； MgO+ZnO係大於或等於3重量％並少於或等於20重量％；以及 玻璃陶瓷製品的主要結晶相包含一莫來石型結構。
  2. 如請求項1所述的玻璃陶瓷製品，其中該玻璃陶瓷製品包含大於或等於12.5重量％並少於或等於16重量％的B 2O 3。
  3. 如請求項1所述的玻璃陶瓷製品，其中Li 2O+Na 2O係大於或等於1.2重量％並少於或等於6重量％。
  4. 如請求項1所述的玻璃陶瓷製品，其中MgO+ZnO係大於或等於5重量％並少於或等於18重量％。
  5. 如請求項1所述的玻璃陶瓷製品，其中該玻璃陶瓷製品包含大於或等於20重量％並少於或等於30重量％的Al 2O 3。
  6. 如請求項1所述的玻璃陶瓷製品，其中該玻璃陶瓷製品包含大於或等於8重量％並少於或等於15重量％的ZnO。
  7. 如請求項1所述的玻璃陶瓷製品，其中（R 2O+RO）/Al 2O 3係少於1。
  8. 如請求項1至7中之任一者所述的玻璃陶瓷製品，其中該玻璃陶瓷製品不含ZrO 2。
  9. 如請求項1至7中之任一者所述的玻璃陶瓷製品，其中該玻璃陶瓷製品不含As 2O 3。
  10. 如請求項1至7中之任一者所述的玻璃陶瓷製品，其中該玻璃陶瓷製品包含大於或等於40重量％並少於或等於55重量％的SiO 2。
  11. 如請求項1至7中之任一者所述的玻璃陶瓷製品，其中藉由一雙扭轉方法所測量的該玻璃陶瓷製品的一K Ic斷裂韌性係大於或等於0.90MPa·m 1/2。
  12. 如請求項1至7中之任一者所述的玻璃陶瓷製品，其中該玻璃陶瓷製品的一彈性模量係大於或等於50GPa並少於或等於100GPa。
  13. 如請求項1至7中之任一者所述的玻璃陶瓷製品，其中在0.8mm的一製品厚度下測量的400nm至800nm的該波長範圍內的光的該玻璃陶瓷製品的一平均透射率係大於或等於70％並少於或等於95％。
  14. 如請求項1至7中之任一者所述的玻璃陶瓷製品，其中該玻璃陶瓷製品的一熱膨脹係數（CTE）係少於或等於50×10 -7/℃。
  15. 一種形成一玻璃陶瓷製品的方法，該方法包含以下步驟： 在一烤箱中以大於或等於1℃/min並少於或等於10℃/min的一速率將一玻璃陶瓷組成物加熱至一成核溫度，其中該玻璃陶瓷組成物包含： 大於或等於40重量％並少於或等於60重量％的SiO 2； 大於或等於18重量％並少於或等於35重量％的Al 2O 3； 大於或等於12重量％並少於或等於16重量％的B 2O 3； 大於或等於0重量％並少於或等於4重量％的Li 2O； 大於或等於0重量％並少於或等於5重量％的Na 2O； 大於或等於0重量％並少於或等於5重量％的K 2O； 大於或等於0重量％並少於或等於15重量％的ZnO；以及 大於或等於0重量％並少於或等於8重量％的MgO，其中： Li 2O+Na 2O係大於或等於1重量％並少於或等於8重量％；以及 MgO+ZnO係大於或等於3重量％並少於或等於20重量％； 在該烤箱中將該玻璃陶瓷組成物在該成核溫度下維持大於或等於0.25小時並少於或等於4小時的時間，以產生一成核可結晶玻璃； 在該烤箱中以大於或等於1℃/min並少於或等於10℃/min的一速率將該成核可結晶玻璃加熱至一結晶溫度； 在該烤箱中將該成核可結晶玻璃在該結晶溫度下維持大於或等於0.25小時並少於或等於4小時的一時間，以產生該玻璃陶瓷製品，其中該玻璃陶瓷製品的一主要晶相包含一莫來石型結構；以及 將該玻璃陶瓷製品冷卻至室溫。
  16. 如請求項15所述的方法，其中該成核溫度係大於或等於600℃並少於或等於900℃。
  17. 如請求項15所述的方法，其中該結晶溫度係大於或等於700℃並少於或等於1000℃。
  18. 如請求項15至17中之任一者所述的方法，進一步包含以下步驟：在一離子交換浴中強化該玻璃陶瓷製品。
  19. 如請求項15至17中之任一者所述的方法，其中具有下列一或更多者： 藉由一雙扭轉方法所測量的該玻璃陶瓷製品的一K Ic斷裂韌性係大於或等於0.90MPa·m 1/2； 該玻璃陶瓷製品的一彈性模量係大於或等於50GPa並少於或等於100GPa；或者 在0.8mm的一製品厚度下測量的400nm至800nm的該波長範圍內的光的該玻璃陶瓷製品的一平均透射率係大於或等於70％並少於或等於95％。
  20. 一種消費性電子裝置，包含： 一殼體，具有一前表面、一後表面、及側表面； 電子部件，至少部分設置於該殼體內，該等電子部件包括至少一控制器、一記憶體、及一顯示器，該顯示器係設置於該殼體的該前表面處或與該前表面相鄰；以及 請求項1所述的玻璃陶瓷製品，設置在該顯示器上方。
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