TWI638792B

TWI638792B - 高熱膨脹玻璃之中間物及包含其之玻璃物品

Info

Publication number: TWI638792B
Application number: TW103127803A
Authority: TW
Inventors: 奇贊斯基提摩西詹姆斯; 馬羅約翰可里斯多福; 皮爾森史都爾蜜雪兒黛安; 史喬特羅伯特安東尼; 文卡塔拉曼納特桑
Original assignee: 康寧公司
Priority date: 2013-08-15
Filing date: 2014-08-13
Publication date: 2018-10-21
Also published as: KR20160043008A; WO2015023561A2; KR102255630B1; TW201509858A; WO2015023561A3; US10112865B2; JP2016528153A; US20150051061A1; US20220024804A1; EP3033227A2; US20160236972A1; CN105980147A; JP6584013B2; US9346705B2; US10988405B2; US11168018B2; CN105980147B; US20210221730A1; US20190023606A1

Abstract

揭示高熱膨脹玻璃組成物之中間物及由其所形成之積層。本文所述之玻璃具有下列性質：如液相黏滯性或液相溫度，其使此類玻璃特別適於使用在熔融成形處理，如熔融下拉處理及/或熔融積層處理。而且，此玻璃組成物可使用於積層玻璃物品，如藉由熔融積層處理形成之積層玻璃物品，以經由包覆壓縮(clad compression)提供強化之積層，包覆壓縮是由核心玻璃與包覆玻璃間之熱膨脹係數之不匹配而造成。

Description

高熱膨脹玻璃之中間物及包含其之玻璃物品

【相關申請案之交互參照】

本申請案主張2013年9月17日申請之美國臨時申請案第61/878829號與2013年8月15日申請之美國臨時申請案第61/866168號之優先權權益，本文依據該等案件之內容且該等案件之內容全文以引用之方式併入本文中。

本發明大致上是關於玻璃組成物，且更特定而言，是關於高熱膨脹係數之含鉀的鋁矽酸鹽及/或鋁硼矽酸鹽玻璃組成物之中間物及包含其之玻璃物品。

玻璃物品，如覆蓋玻璃、玻璃背板與類似物，被使用於消費者與商業電子裝置兩者中，例如LCD與LED顯示器、電腦螢幕、自動櫃員機(ATMs)與類似物。某些此等玻璃物品可包括「觸摸」機能，其使得此玻璃物品需要被各種物體接觸，包括使用者的手指及/或觸控筆裝置，所以，此玻璃必須足夠堅固以承受一般的接觸而不會損傷。再者，此玻璃物品也可合併在可攜式電子裝置，例如行動電話、個人媒體播放器與平板電腦。在輸送及/或使用此相關裝置時，併入這些裝置之玻璃物品會是易於受到損傷。因此，使用於電子裝置的玻璃物品會需要增強之強度，以不只可承受真正使用下之日常的「觸摸」接觸，也可承受當裝置被運輸時發生之偶發接觸與撞擊。

玻璃物品一般藉由熱回火及/或離子交換處理被強化。在任一種處理下，此玻璃物品在此玻璃物品形成後接受額外的處理步驟。此額外的處理步驟會增加玻璃物品的整體成本。再者，需要實施這些處理步驟的額外處理增加損害玻璃物品之風險，其降低製造產量且更增加生產成本與玻璃物品之最終成本。

因此，對於可用於生產強化玻璃物品且不需要額外處理步驟的替代玻璃組成物，以及由此玻璃組成物製造之玻璃物品，存在需求。

第1態樣包含一種玻璃組成物，其包含：約60莫耳%至約75莫耳%之SiO₂；約2莫耳%至約11莫耳%之Al₂O₃；0莫耳%至約11莫耳%之B₂O₃；0莫耳%至約1莫耳%之Na₂O；約1莫耳%至約18莫耳%之K₂O；0莫耳%至約7莫耳%之MgO；0莫耳%至約9莫耳%之CaO；約1莫耳%至約8莫耳%之SrO；0莫耳%至約4莫耳%之BaO；以及約3莫耳%至約16莫耳%之R’O，其中R’O包含組成物中之MgO、CaO、SrO與BaO的莫耳%。

第2態樣包含一種玻璃組成物，其包含：約65莫耳%至約75莫耳%之SiO₂；約5莫耳%至約11莫耳%之Al₂O₃；約4莫耳%至約11莫耳%之B₂O₃；0莫耳%至約0.5莫耳%之Na₂O；約2莫耳%至約13莫耳%之K₂O；0莫耳%至約7莫耳%之MgO；0莫耳%至約9莫耳%之CaO；約2莫耳%至約6莫耳%之SrO；0莫耳%至約1莫耳%之BaO；以及約3莫耳%至約16莫耳%之R’O，其中R’O包含組成物中之MgO、CaO、SrO與BaO的莫耳%。

另一態樣包含一種玻璃組成物，其包含：約60莫耳 %至約75莫耳%之SiO₂；約5莫耳%至小於8(<8)莫耳%之Al₂O₃；約4莫耳%至約11莫耳%之B₂O₃；0莫耳%至約1莫耳%之Na₂O；約1莫耳%至約18莫耳%之K₂O；0莫耳%至約7莫耳%之MgO；0莫耳%至約9莫耳%之CaO；約1莫耳%至約8莫耳%之SrO；0莫耳%至約4莫耳%之BaO；以及約3莫耳%至約16莫耳%之R’O，其中R’O包含組成物中之MgO、CaO、SrO與BaO的莫耳%。

第4態樣包含一種玻璃組成物，其包含：約60莫耳 %至約75莫耳%之SiO₂；約2莫耳%至約11莫耳%之Al₂O₃；約4莫耳%至小於7莫耳%之B₂O₃；0莫耳%至約1莫耳%之Na₂O；約1莫耳%至約18莫耳%之K₂O；0莫耳%至約7莫耳%之MgO；0莫耳%至約9莫耳%之CaO；約1莫耳%至約8莫耳%之SrO；0莫耳%至約4莫耳%之BaO；以及約3莫耳%至約16莫耳%之R’O，其中R’O包含組成物中之MgO、CaO、SrO與BaO的莫耳%。

第5態樣包含一種玻璃組成物，其包含：約60莫耳 %至約75莫耳%之SiO₂；約2莫耳%至約11莫耳%之Al₂O₃；約4莫耳%至約11莫耳%之B₂O₃；0莫耳%至約1莫耳%之Na₂O；大於8莫耳%至約14莫耳%之K₂O；0莫耳%至約7莫耳%之MgO；0莫耳%至約9莫耳%之CaO；約1莫耳%至約8莫耳%之SrO；0莫耳%至約4莫耳%之BaO；以及約3莫耳%至約16莫耳%之R’O，其中R’O包含組成物中之MgO、CaO、SrO與BaO的莫耳%。

第6態樣包含一種玻璃組成物，其包含：約60莫耳 %至約75莫耳%之SiO₂；約2莫耳%至約11莫耳%之Al₂O₃；約4莫耳%至約11莫耳%之B₂O₃；0莫耳%至約1莫耳%之Na₂O；約1莫耳%至約18莫耳%之K₂O；0莫耳%至約7莫耳%之MgO；0莫耳%至約9莫耳%之CaO；約1莫耳%至約8莫耳%之SrO；0莫耳%至約4莫耳%之BaO；以及約3莫耳%至約小於9莫耳%之R’O，其中R’O包含組成物中之MgO、CaO、SrO與BaO的莫耳%。

某些具體例中，上述玻璃組成物更包含SnO₂、Fe₂O₃ 或ZrO₂之一者或更多者，其中當其存在時，SnO₂、Fe₂O₃或ZrO₂各自的量為大於0至約3莫耳%。

某些具體例中，上述玻璃組成物主要由上述成分組成之外，還有>0莫耳%至約3莫耳%之如下之一者或更多者：SnO₂、Fe₂O₃或ZrO₂，以及由0至約3莫耳%之如下之一者或更多者：TiO₂、MnO、ZnO、Nb₂O₅、MoO₃、Ta₂O₅、WO₃、ZrO₂、Y₂O₃、La₂O₃、HfO₂、CdO、CeO₂、Fe₂O₃、F^-、Cl^-、Br^-或I^-。

某些具體例中，上述玻璃組成物具有CTE(熱膨脹係數)在20℃至300℃的範圍下為從約55x10^-7/℃至約120x10^-7/℃。其他具體例中，上述玻璃組成物具有CTE在20℃至300℃的範圍下為從約75x10^-7/℃至約110x10^-7/℃。某些具體例中，上述玻璃組成物具有大於或等於約100千泊(kPoise)之液相黏滯性。其他具體例中，上述玻璃組成物具有大於或等於約250千泊之液相黏滯性。

本發明也包含玻璃積層，其包含一玻璃核心與至少一包覆玻璃。第7態樣包含一種玻璃積層，其包含一玻璃核心與至少一玻璃包覆，其中玻璃核心包含：約60莫耳%至約75莫耳%之SiO₂；約2莫耳%至約11莫耳%之Al₂O₃；0莫耳%至約11莫耳%之B₂O₃；0莫耳%至約1莫耳%之Na₂O；約1莫耳%至約18莫耳%之K₂O；0莫耳%至約7莫耳%之MgO；0莫耳%至約9莫耳%之CaO；約1莫耳%至約8莫耳%之SrO；0莫耳%至約4莫耳%之BaO；以及約3莫耳%至約16莫耳%之R’O，其中R’O包含組成物中之MgO、CaO、SrO與BaO的莫耳%。

以及第8態樣包含一種玻璃積層，其包含一玻璃核心，此玻璃核心包含：約65莫耳%至約75莫耳%之SiO₂；約5莫耳%至約11莫耳%之Al₂O₃；約4莫耳%至約11莫耳%之B₂O₃；0莫耳%至約0.5莫耳%之Na₂O；約2莫耳%至約13莫耳%之K₂O；0莫耳%至約7莫耳%之MgO；0莫耳%至約9莫耳%之CaO；約2莫耳%至約6莫耳%之SrO；0莫耳%至約1莫耳%之BaO；以及約3莫耳%至約16莫耳%之R’O，其中R’O包含組成物中之MgO、CaO、SrO與BaO的莫耳%。

第9態樣包含一種玻璃積層，其包含一玻璃核心，此玻璃核心包含：約65莫耳%至約73莫耳%之SiO₂；約5莫耳%至約11莫耳%之Al₂O₃；約4莫耳%至約11莫耳%之B₂O₃；>0莫耳%至約0.5莫耳%之Na₂O；約2莫耳%至約13莫耳%之K₂O；0莫耳%至約7莫耳%之MgO；>0莫耳%至約9莫耳%之CaO；約2莫耳%至約6莫耳%之SrO；>0莫耳%至約1莫耳%之BaO；以及約5莫耳%至約16莫耳%之R’O，其中R’O包含組成物中之MgO、CaO、SrO與BaO的莫耳%。

第10態樣包含一種玻璃積層，其包含：約60莫耳 %至約75莫耳%之SiO₂；約5莫耳%至小於8(<8)莫耳%之Al₂O₃；約4莫耳%至約11莫耳%之B₂O₃；0莫耳%至約1莫耳%之Na₂O；約1莫耳%至約18莫耳%之K₂O；0莫耳%至約7莫耳%之MgO；0莫耳%至約9莫耳%之CaO；約1莫耳%至約8莫耳%之SrO；0莫耳%至約4莫耳%之BaO；以及約3莫耳%至約16莫耳%之R’O，其中R’O包含組成物中之MgO、CaO、SrO與BaO的莫耳%。

第11態樣包含一種玻璃積層，其包含：約60莫耳 %至約75莫耳%之SiO₂；約2莫耳%至約11莫耳%之Al₂O₃；約4莫耳%至小於7莫耳%之B₂O₃；0莫耳%至約1莫耳%之Na₂O；約1莫耳%至約18莫耳%之K₂O；0莫耳%至約7莫耳%之MgO；0莫耳%至約9莫耳%之CaO；約1莫耳%至約8莫耳%之SrO；0莫耳%至約4莫耳%之BaO；以及約3莫耳%至約16莫耳%之R’O，其中R’O包含組成物中之MgO、CaO、SrO與BaO的莫耳%。

第12態樣包含一種玻璃積層，其包含：約60莫耳 %至約75莫耳%之SiO₂；約2莫耳%至約11莫耳%之Al₂O₃；約4莫耳%至約11莫耳%之B₂O₃；0莫耳%至約1莫耳%之Na₂O；大於8莫耳%至約14莫耳%之K₂O；0莫耳%至約7莫耳%之MgO；0莫耳%至約9莫耳%之CaO；約1莫耳%至約8莫耳%之SrO；0莫耳%至約4莫耳%之BaO；以及約3莫耳%至約16莫耳%之R’O，其中R’O包含組成物中之MgO、CaO、SrO與BaO的莫耳%。

另一態樣包含一種玻璃積層，其包含：約60莫耳% 至約75莫耳%之SiO₂；約2莫耳%至約11莫耳%之Al₂O₃；約4莫耳%至約11莫耳%之B₂O₃；0莫耳%至約1莫耳%之Na₂O；約1莫耳%至約18莫耳%之K₂O；0莫耳%至約7莫耳%之MgO；0莫耳%至約9莫耳%之CaO；約1莫耳%至約8莫耳%之SrO；0莫耳%至約4莫耳%之BaO；以及約3莫耳%至約小於9莫耳%之R’O，其中R’O包含組成物中之MgO、CaO、SrO與BaO的莫耳%。

某些具體例中，任一上述玻璃積層之玻璃核心更包含SnO₂、Fe₂O₃或ZrO₂之一者或更多者，其中當其存在時，SnO₂、Fe₂O₃或ZrO₂各自的量為大於0至約3莫耳%。

某些具體例中，上述玻璃組成物主要由上述成分組成之外，還有>0莫耳%至約3莫耳%之如下之一者或更多者：SnO₂、Fe₂O₃或ZrO₂，以及由0至約3莫耳%之如下之一者或更多者：TiO₂、MnO、ZnO、Nb₂O₅、MoO₃、Ta₂O₅、WO₃、ZrO₂、Y₂O₃、La₂O₃、HfO₂、CdO、CeO₂、Fe₂O₃、F^-、Cl^-、 Br^-或I^-。

某些具體例中，上述玻璃核心具有CTE在20℃至 300℃的範圍下為從約55x10^-7/℃至約120x10^-7/℃。其他具體例中，上述玻璃核心具有CTE在20℃至300℃的範圍下為從約75x10^-7/℃至約110x10^-7/℃。某些具體例中，上述玻璃核心具有大於或等於約100千泊之液相黏滯性。其他具體例中，上述玻璃核心具有大於或等於約250千泊之液相黏滯性。

某些具體例中，上述玻璃積層包含一包覆玻璃，其包含約60莫耳%至約66莫耳%之SiO₂，約7莫耳%至約10莫耳%之Al₂O₃，約14莫耳%至約18莫耳%之B₂O₃與約9莫耳%至約16莫耳%之鹼土金屬氧化物，其中此鹼土金屬氧化物至少包含CaO，且在此玻璃組成物中，CaO的濃度為約3莫耳%至約12莫耳%，且其中此玻璃組成物實質上沒有鹼金屬與包含鹼金金屬之化合物。

第14態樣包含使用任一上述玻璃組成物或積層在消費者或商業電子裝置中之覆蓋玻璃或玻璃背板，該裝置包括LCD與LED顯示器、電腦螢幕、自動櫃員機(ATMs)，用於觸控螢幕或觸摸感測應用，用於可攜式電子裝置(其包含行動電話、個人媒體播放器與平板電腦)，用於光伏應用，用於建築用玻璃應用，用於汽車或車輛玻璃應用，或用於商業或家用器具應用。

由本文所述之玻璃組成物與由玻璃組成物形成之玻璃物品之額外的特徵與優點將在接下來的實施方式中說明，且在某種程度上對於此領域之熟知技藝者由說明書或實施本文所述之具體例，包括接下來之實施方式、申請專利範圍與隨附圖式，是顯而易見的。

應理解到前述之一般說明與接下來的詳細說明兩者說明各種具體例，且意於提供用以了解申請專利之標的之本質與特性的概要或架構。隨附圖式被包括以提供進一步了解各種具體例，且被併入與構成說明書之一部分。圖式描繪本文所述之各種具體例，且與說明書一同闡明申請專利之標的之原理與操作。

100‧‧‧積層玻璃物品

102‧‧‧玻璃核心層

103a‧‧‧第一面

103b‧‧‧第二面

104a、104b‧‧‧玻璃包覆層

200‧‧‧積層熔融拉伸設備

202‧‧‧上等管

204‧‧‧下等管

206‧‧‧熔融玻璃包覆組成物

208‧‧‧熔融玻璃核心組成物

210、212‧‧‧凹槽

220‧‧‧根部

216、218、222、224‧‧‧外部形成表面

圖1繪示根據本文所述之一或多個具體例之積層玻璃物品的剖面圖；以及圖2繪示用於製造圖1之玻璃物品之熔融拉伸處理。

接下來的詳細說明中，會說明許多特定細節以提供完整理解本發明之具體例。然而，當在沒有某些或所有特定細節下實施本發明之具體例，對此技術領域之熟知技藝是明顯的。在其他例子中，將不會詳細敘述廣為人知的特徵與處理，以免不必要地混淆本發明。此外，使用類似或相同的符號識別共同或類似元件。再者，除非另外定義，本文所使用的所有技術與科學用語具有與本發明所屬技術領域中的通常知識者一般所認知的相同含意。在衝突的情況下，本說明書，包括本文的定義，將會控制。

在此將說明某些合適的方法與材料，雖然其他的方法與材料可用於本發明之實施與測試。

揭示了本發明之方法與組成物之具體例，或可用於、可一起使用於、可用於準備所揭示之材料、化合物、組成物、與成分。在此揭示這些與其他材料，且應理解到當這些材料的組合、子集合、交互作用、群組等被揭示時，其各自在本文被具體地思量與說明，既使這些化合物之各個各種單獨與集體的組合與置換之特定參考例可能沒被明確揭示。

因此，如果揭示了一組取代物A、B與C以及一組取代物D、E與F，且揭示了一組合的具體例A-D，那麼其各自被單獨地與集體地考量到。因此，在此例子中，A-E、A-F、B-D、B-E、B-F、C-D、C-E與C-F各組合被具體地考量到，且應被認定為已由A、B與/或C；D、E與/或F；與範例組合A-D之揭示而被揭露。同樣地，這些取代物之任何子集合或組合也被具體地考量與揭示。因此，例如，A-E、B-F與C-E之子集合被具體地考量且應被認定為已由A、B與/或C；D、E與/或F；與範例組合A-D之揭示而被揭露。此概念應用至本發明之所有態樣，包括(但不限於)組成物之任何成分及製造與使用揭示之組成物的方法之步驟。更明確地，本文所述之組成範圍被認定為說明書的一部分，且更被認定為提供數值範圍端點，在本文之其特定內含物之所有態樣都是等效的，且所有組合被具體地考量與揭示。再者，假如可實施各種額外步驟，其被理解為這些額外步驟各個可以此揭示之方法的任何明確具體例或具體例之組合而實施，且這些組合各自被具體地考量且應被認定為已揭示。

再者，本文所述之數值範圍包含上限與下限值時，除非在特定情況下另外說明，此範圍意於包括其之端點，及此範圍中所有整數與分數。當定義出一範圍時，其不意於本發明之範疇侷限於所述之特定數值。再者，當一數量、濃度、或其他數值或參數被給定為一範圍、一或多個較佳範圍或一較佳之上限與下限值的表時，其被理解為明確揭示了所有範圍，此範圍由任何上限值或較佳上限值與任何下限值或較佳下限值之任意配對形成，而不論這些配對是否為分別揭示。最後，當用語「約」被用於說明一數值或一範圍之端點，此揭示應被理解為包含其所指之特定數值或端點。

本文中使用的用語「約」表示數量、尺寸、組成、參數、與其他數量與特性不是且不必然是與所欲完全準確，但會是近似及/或大於或小於，反映出公差、換算因子、捨入、量測誤差與類似物、及此領域之熟知技藝者所知的其他因素。大體上，一數量、尺寸、組成、參數或其他數量或特性是「約」或「近似」，不論是否有明確地說明。

本文中使用的用語「或」可用於涵蓋(inclusive)；更明確地，詞組「A或B」表示「A、B、或A與B兩者」。排他的(exclusive)「或」在此是指定為例如用語「A或B任一」與「A或B中之一者」。

不定冠詞「一(a)」及「一(an)」被用於描述本發明之元件與成分。使用這些冠詞表示存在著這些元件或成分之一者或至少一者。雖然這些冠詞通常是用於表示修飾的名詞為單數，本文所使用的冠詞「一(a)」及「一(an)」也包括複數，除非在特定的例子中另外說明。同樣地，定冠詞「該(the)」在本文中也表示修飾的名詞可為單數或複數，除非在特定的例子中另外說明。

為了描述具體例，注意到本文提及之為一參數或另一變數的「函數」之一變數並不意於代表此變數為表列出之參數或變數的函數所專有。確切地說，本文提及之為一表列參數之「函數」的一變數是意於代表為開放式的，使得此變數可為一單一參數或複數參數的函數。

注意到當本文使用到像是用語「較佳地」、「一般地」與「通常地」，並非用於限制本發明之範疇或意味著某些特徵對於本發明之功能與結構是關鍵的、必要的、或甚至是重要的。確切地說，這些用語僅意於辨別本發明之具體例之特定態樣或強調可用於或不可用於本發明之特定具體例的可替換或額外的特徵。

注意到申請專利範圍之一項或多項可使用用語「其中」做為過渡語。為了定義本發明，注意到此用語被引進申請專利範圍做為一開放式過渡語，其被用於引進詳述此結構之一系列的特徵，且應被解釋為類似於更一般地使用之開放式前言用語「包含」。

由於用於生產本發明之玻璃或玻璃陶瓷組成物之原物料及/或設備，並非有意加入之某些雜質或成分會存在於最終的玻璃或玻璃陶瓷組成物中。存在於玻璃或玻璃陶瓷組成物中之此物料是微量的且在此被當做「外來雜質(tramp materials)」。

本文中提到之一玻璃或玻璃陶瓷組成物具有0莫耳%之一化合物是定義為此化合物、分子、或元素並非有意加入至此組成物，但此組成物可能仍然包含此化合物，通常為雜質或極微量。同樣地，「無鐵」、「無鈉」、「無鋰」、「無鋯」、「無鹼土金屬」、「無重金屬」或類似表示是定義為代表此化合物、分子、或元素不是有意加入至組成物中，但此組成物可能仍然包含鐵、鈉、鋰、鋯、鹼土金屬、或重金屬等等，但近似於雜質或極微量。

當使用用語「實質上無」以描述在一玻璃組成物中缺乏特定氧化物組成時，代表此組成是小於1莫耳%之極微量的污染物而存在於此玻璃組成物中。

本文所述之玻璃組成物的具體例中，除非有另外說明，組成成分(例如：SiO₂、Al₂O₃、B₂O₃與類似物)之濃度是以氧化物為基礎而給定為莫耳百分比(莫耳%)。

本文之用語「液相黏滯性(liquidus viscosity)」表示此玻璃組成物在其之液相溫度(liquidus temperature)時的剪切黏度(shear viscosity)。

本文之用語「液相溫度(liquidus temperature)」表示此玻璃組成物產生脫玻作用(devitrification)之最高溫度。

本文之用語「CTE」表示此玻璃組成物在溫度範圍為約20℃至約300℃之平均的熱膨脹係數。

高熱膨脹玻璃之中間物

本文所述之玻璃組成物具有如液相黏滯性與液相溫度之性質，其使得此玻璃組成物特別適於用在熔融成形處理，例如熔融下拉處理及/或熔融積層處理。這些性質歸因為此玻璃的特定組成，且將在本文中加以詳述。

第1態樣包含一玻璃組成物，其具有一高CTE之中間物且包含(組成物1)：約60莫耳%至約75莫耳%之SiO₂；約2莫耳%至約11莫耳%之Al₂O₃；0莫耳%至約11莫耳%之B₂O₃；0莫耳%至約1莫耳%之Na₂O；約1莫耳%至約18莫耳%之K₂O；0莫耳%至約7莫耳%之MgO；0莫耳%至約9莫耳%之CaO；約1莫耳%至約8莫耳%之SrO；0莫耳%至約4莫耳%之BaO；以及約3莫耳%至約16莫耳%之R’O，其中R’O包含該組成物中之MgO、CaO、SrO與BaO的莫耳%。

另一態樣中，此玻璃可包含一組成物，其包含(組成物2)：約65莫耳%至約75莫耳%之SiO₂；約5莫耳%至約11莫耳%之Al₂O₃；約4莫耳%至約11莫耳%之B₂O₃；0莫耳%至約0.5莫耳%之Na₂O；約2莫耳%至約13莫耳%之K₂O；0莫耳%至約7莫耳%之MgO；0莫耳%至約9莫耳%之CaO；約2莫耳%至約6莫耳%之SrO；0莫耳%至約1莫耳%之BaO；約3莫耳%至約16莫耳%之R’O，其中R’O包含該組成物中之MgO、CaO、SrO與BaO的莫耳%。

另一態樣中，此玻璃組成物包含(組成物3)：約60莫耳%至約75莫耳%之SiO₂；約5莫耳%至約8莫耳%之Al₂O₃；約4莫耳%至約11莫耳%之B₂O₃；0莫耳%至約1莫耳%之Na₂O；約1莫耳%至約18莫耳%之K₂O；0莫耳%至約7莫耳%之MgO；0莫耳%至約9莫耳%之CaO；約1莫耳%至約8莫耳%之SrO；0莫耳%至約4莫耳%之BaO；以及約3莫耳%至約16莫耳%之R’O，其中R’O包含該組成物中之MgO、CaO、SrO與BaO的莫耳%。

第4態樣包含一玻璃組成物，其包含(組成物4)：約60莫耳%至約75莫耳%之SiO₂；約2莫耳%至約11莫耳%之Al₂O₃；約4莫耳%至小於7莫耳%之B₂O₃；0莫耳%至約1莫耳%之Na₂O；約1莫耳%至約18莫耳%之K₂O；0莫耳%至約7莫耳%之MgO；0莫耳%至約9莫耳%之CaO；約1莫耳%至約8莫耳%之SrO；0莫耳%至約4莫耳%之BaO；以及約3莫耳%至約16莫耳%之R’O，其中R’O包含該組成物中之MgO、CaO、SrO與BaO的莫耳%。

第5態樣包含一玻璃組成物，其包含(組成物5)：約60莫耳%至約75莫耳%之SiO₂；約2莫耳%至約11莫耳%之Al₂O₃；約4莫耳%至約11莫耳%之B₂O₃；0莫耳%至約1莫耳%之Na₂O；大於8莫耳%至約14莫耳%之K₂O；0莫耳%至約7莫耳%之MgO；0莫耳%至約9莫耳%之CaO；約1莫耳%至約8莫耳%之SrO；0莫耳%至約4莫耳%之BaO；以及約3莫耳%至約16莫耳%之R’O，其中R’O包含該組成物中之MgO、CaO、SrO與BaO的莫耳%。

第6態樣包含一玻璃組成物，其包含(組成物6)：約60莫耳%至約75莫耳%之SiO₂；約2莫耳%至約11莫耳%之Al₂O₃；約4莫耳%至約11莫耳%之B₂O₃；0莫耳%至約1莫耳%之Na₂O；約1莫耳%至約18莫耳%之K₂O；0莫耳%至約7莫耳%之MgO；0莫耳%至約9莫耳%之CaO；約1莫耳%至約8莫耳%之SrO；0莫耳%至約4莫耳%之BaO；以及約3莫耳%至約小於9莫耳%之R’O，其中R’O包含該組成物中之MgO、CaO、SrO與BaO的莫耳%。

本文詳述之玻璃組成物可進一步包含0至約3莫耳%，或在某些例子中為>0至約1莫耳%，之額外成分或澄清劑，例如：SnO₂、Fe₂O₃、ZrO₂。此外，此玻璃組成物可包括約1莫耳%至約28莫耳%之鹼土金屬氧化物。此鹼土金屬氧化物可包括CaO、SrO、MgO與BaO之至少一者。

本文所述之玻璃組成物之具體例中，SiO₂是此組成物中最大的組成，如此，SiO₂是形成之玻璃網狀結構的主要組成。SiO₂在本文所述之玻璃組成物中用於獲得所欲之液相黏滯性，而同時抵銷加到此組成物之Al₂O₃的量。因此，高SiO₂濃度通常是所欲的。然而，如果SiO₂含量過高，此玻璃的成形性可能會減小，由於較高的SiO₂濃度增加熔化此玻璃的難度，然後不利地影響此玻璃的成形性。本文之具體例中，玻璃組成物通常包含SiO₂的量為約60至約75莫耳%。其他具體例中，玻璃組成物通常包含SiO₂的量為約65至約75莫耳%。譬如，某些具體例中，玻璃組成物中之SiO₂的量為約60至約75莫耳%、約60至約73莫耳%、約60至約70莫耳%、約60至約67莫耳%、約60至約65莫耳%、約60至約63莫耳%、約63至約75莫耳%、約63至約73莫耳%、約63至約70莫耳%、約63至約67莫耳%、約63至約65莫耳%、約65至約75莫耳%、約65至約73莫耳%、約65至約70莫耳%、約65至約67莫耳%、約67至約75莫耳%、約67至約73莫耳%、約67至約70莫耳%、約70至約75莫耳%、約70至約73莫耳%、或約73至約75莫耳%之SiO₂。某些具體例中，玻璃組成物包含約60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、或75莫耳%之SiO₂。

某些具體例中，玻璃組成物可更包含Al₂O₃。當Al₂O₃存在時，其可作用類似於SiO₂，且在由玻璃組成物形成之玻璃熔融內的四面體配位中可增加玻璃組成物之黏滯性。然而，玻璃組成物中Al₂O₃的存在也會增加玻璃成分中之鹼金屬成分的遷移性。因此，玻璃組成物中Al₂O₃的量需要被仔細考慮。

本文所述之玻璃組成物的具體例中，當玻璃組成物中存在Al₂O₃，其濃度通常為約2至約11莫耳%。某些具體例中，玻璃組成物中存在之Al₂O₃為約5至<8莫耳%。某些具體例中，玻璃組成物可包含約2至約11莫耳%、約2至約10莫耳%、約2至約8莫耳%、約2至<8莫耳%、約2至約5莫耳%、約4至約11莫耳%、約4至約10莫耳%、約4至約8莫耳%、約4至<8莫耳%、約5至約11莫耳%、約5至約10莫耳%、約5至約8莫耳%、約5至<8莫耳%、約8至約11莫耳%、或約8至約10莫耳%之Al₂O₃。某些具體例中，玻璃或玻璃陶瓷組成物可包含約2、3、4、5、6、7、<8、8、9、10、或11莫耳%之Al₂O₃。

本文所述之具體例中的玻璃組成物更包含B₂O₃。就像SiO₂與Al₂O₃，B₂O₃貢獻玻璃網狀結構的形成。習知地，為了降低玻璃組成物之黏滯性，B₂O₃被加入至玻璃組成物。然而，本文所述的某些具體例中，B₂O₃可與K₂O和Al₂O₃(存在時)之添加物一起作用於提高玻璃組成物之退火點、增加液相黏滯性、與抑制鹼金屬遷移性。本文所述之具體例中，玻璃組成物中存在之B₂O₃的量通常為0至約11莫耳%。某些具體例中，此玻璃包含B₂O₃的量為>0至約11莫耳%。某些具體例中，此玻璃包含B₂O₃的量為約4至約11莫耳%。其他具體例中，此玻璃包含0至約6.5莫耳%之B₂O₃。還有其他具體例中，此玻璃包含約4至小於7莫耳%之B₂O₃。某些具體例中，此玻璃組成物可包含0至約11莫耳%、0至約10莫耳%、0至約8莫耳%、0至約6莫耳%、0至約5莫耳%、0至3莫耳%、0至約1莫耳%、>0至約11莫耳%、>0至約10莫耳%、>0至約8莫耳%、>0至約6莫耳%、>0至約5莫耳%、>0至3莫耳%、>0至約1莫耳%、約1至約11莫耳%、約1至約10莫耳%、約1至約8莫耳%、約1至約6莫耳%、約1至約5莫耳%、約1至3莫耳%、約1至2莫耳%、約2至約11莫耳%、約2至約10莫耳%、約2至約8莫耳%、約2至約6莫耳%、約2至約5莫耳%、約2至3莫耳%、約4至約11莫耳%、約4至約10莫耳%、約4至約8莫耳%、約4至小於7莫耳%、約3至約6莫耳%、約3至約5莫耳%、約5至約11莫耳%、約5至約10莫耳%、約5至約8莫耳%、約5至約6莫耳%、約6至約11莫耳%、約6至約10莫耳%、約6至約8莫耳%、約8至約11莫耳%、或約8至約10莫耳%之B₂O₃。某些具體例中，玻璃組成物可包含約0、>0、1、 2、3、4、5、6、<7、7、8、9、10、或11莫耳%之B₂O₃。

本文所述之具體例中的玻璃組成物也包括鹼金屬氧化物。明確地，本文所述之玻璃組成物至少包括K₂O。添加至玻璃組成物之鹼金屬氧化物，如K₂O，增加了生成玻璃之平均熱膨脹係數，具也可降低此玻璃的液相溫度。由於相對大之K₂O離子半徑(相對於其他鹼金屬氧化物，如Na₂O與Li₂O)降低在玻璃中K₂O之擴散性，K₂O被作為主要的鹼金屬氧化物成分。當玻璃組成物用於形成顯示器之背板時，低K₂O擴散性是特別重要的，且由玻璃擴散至沉積在玻璃上之薄膜電晶體的K₂O會損害電晶體。在玻璃組成物用於形成積層玻璃物件之玻璃核心層的具體例中，組成物中K₂O的存在可促進在玻璃核心層與玻璃包覆層間之界面的包覆層之離子交換強化，此玻璃包覆層熔合至玻璃核心層。本文所述之具體例中，玻璃組成物中K₂O的濃度為。某些具體例中，玻璃組成物可包含1至約18莫耳% K₂O。某些具體例中，玻璃組成物可包含5至約18莫耳% K₂O。某些具體例中，玻璃組成物可包含>8至約14莫耳% K₂O。某些具體例中，玻璃組成物可包含約1至18莫耳%、約1至約15莫耳%、約1至約12莫耳%、約1至約10莫耳%、約3至約18莫耳%、約3至約15莫耳%、約3至約12莫耳%、約3至約10莫耳%、約5至約18莫耳%、約5至約18莫耳%、約5至約15莫耳%、約5至約12莫耳%、約5至約10莫耳%、約8至約18莫耳%、約8至約15莫耳%、約8至約12莫耳%、約8至約10莫耳%、>8至約18莫耳%、>8至約15莫耳%、>8至約14莫耳%、>8 至約10莫耳%、約10至約18莫耳%、約10至約15莫耳%、約10至約12莫耳%、約12至約18莫耳%、或約12至約15莫耳% K₂O。某些具體例中，玻璃組成物可包含約1、2、3、4、5、6、7、8、>8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、或18莫耳%之K₂O。

本文所述之玻璃組成物之某些具體例中，玻璃組成物可包含一或多個額外的鹼金屬氧化物，如Na₂O或Li₂O。在存在額外的鹼金屬氧化物的某些具體例中，此鹼金屬氧化物特別為Na₂O。在玻璃組成物中存在額外的鹼金屬氧化物的具體例中，額外的鹼金屬氧化物的濃度為>0至約3莫耳%。在某些其他具體例中，額外的鹼金屬氧化物為Na₂O，其存在於玻璃組成物中為>0莫耳%至約1莫耳%。某些具體例中，此玻璃可包含0至約3莫耳%、0至約2莫耳%、0至約1莫耳%、0至約0.5莫耳%、0至約0.1莫耳%、0至約0.05莫耳%、0至約0.01莫耳%、>0至約3莫耳%、>0至約2莫耳%、>0至約1莫耳%、>0至約0.5莫耳%、>0至約0.1莫耳%、>0至約0.05莫耳%、或>0至約0.01莫耳%之Na₂O或Li₂O或其之組合。

本文所述之玻璃組成物之某些具體例中，此玻璃組成物可包含全部鹼金屬氧化物R₂O，其中R₂O是Na₂O、Li₂O、K₂O、Rb₂O與Cs₂O的總和，其在約1至約18莫耳%。某些具體例中，此玻璃組成物可包含全部鹼金屬氧化物R₂O，其在約1至約18莫耳%，其中Na₂O<1莫耳%、Li₂O<1莫耳%、及Rb₂O=0莫耳%與Cs₂O=0莫耳%。

本文所述之玻璃組成物也可進一步包含一或多個鹼土金屬氧化物。此鹼土金屬氧化物改善此玻璃組成物之熔化行為，降低此玻璃組成物之熔化溫度，且抑制此玻璃組成物中鹼金屬成分之擴散。本文之某些具體例中，此鹼土金屬氧化物包括MgO、CaO、SrO、BaO或其之組合。某些具體例中，存在於玻璃組成物中之主要鹼土金屬氧化物是MgO。某些具體例中，存在於玻璃組成物中之主要鹼土金屬氧化物是BaO，其用以最小化鹼金屬擴散性。然而，在其他具體例中，鹼土金屬氧化物主要包含SrO及/或CaO。還有其他具體例中，此玻璃組成物實質上無BaO，例如當此玻璃組成物為「超綠能(SuperGreen)」或環境友善玻璃組成物。

在此定義R’O包含MgO、CaO、SrO與BaO在玻璃組成物中之莫耳%。某些具體例中，玻璃組成物可包含約1至約28莫耳% R’O。某些具體例中，玻璃組成物可包含約3至約16莫耳% R’O。某些具體例中，玻璃組成物可包含約5至約16莫耳% R’O或約3至約16莫耳% R’O。其他具體例中，玻璃組成物包含約3至小於9莫耳% R’O。某些具體例中，玻璃組成物可包含約1至約28莫耳%、約1至約24莫耳%、約1至約20莫耳%、約1至約16莫耳%、約1至約12莫耳%、約1至約8莫耳%、約1至約5莫耳%、約3至約28莫耳%、約3至約24莫耳%、約3至約20莫耳%、約3至約16莫耳%、約3至約12莫耳%、約3至小於9莫耳%、約3至約8莫耳%、約3至約5莫耳%、約5至約28莫耳%、約5至約24莫耳%、約5至約20莫耳%、約5至約16莫耳%、約5至約12莫耳%、約5至約8莫耳%、約8至約28莫耳%、約8至約24莫耳%、約8至約20莫耳%、約8至約16莫耳%、約8至約12莫耳%、約12至約28莫耳%、約12至約24莫耳%、約12至約20莫耳%、約12至約16莫耳%、約16至約28莫耳%、約16至約24莫耳%、約8至約20莫耳%、或約20至約28莫耳% R’O。某些具體例中，玻璃組成物可包含約1、2、3、4、5、6、7、8、<9、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、或28莫耳%之R’O。

某些具體例中，在與其他鹼土金屬化合物(例如CaO、SrO與BaO)一起使用時，MgO可被添加至此玻璃以降低熔化溫度、提高應變點、或調整CTE。某些具體例中，此玻璃可包含約0至約7莫耳%之MgO。某些具體例中，此玻璃組成物可包含大於0至約5莫耳%之MgO。某些具體例中，此玻璃組成物可包含大於0至約5莫耳%之MgO。某些具體例中，此玻璃組成物可包含0至約7莫耳%、0至約5莫耳%、0至約4莫耳%、0至約3莫耳%、0至約2莫耳%、0至約1莫耳%、>0至約7莫耳%、>0至約5莫耳%、>0至約4莫耳%、>0至約3莫耳%、>0至約2莫耳%、>0至約1莫耳%、約1至約7莫耳%、約1至約5莫耳%、約1至約4莫耳%、約1至約3莫耳%、約1至約2莫耳%、約2至約7莫耳%、約2至約5莫耳%、約2至約4莫耳%、約2至約3莫耳%、約3至約7莫耳%、約3至約5莫耳%、約3至約4莫耳%、約4至約7莫耳%、約4至約5莫耳%、或約5至約7莫耳% MgO。某些具體例中，此玻璃組成物可包含約0、>0、 1、2、3、4、5、6、或7莫耳%之MgO。

某些具體例中，CaO可貢獻較高的應變點、較低的密度、與較低的熔化溫度。更一般而言，其可為某些可能脫玻相之成分，特別是鈣長石(CaAl₂Si₂O₈)，且此相具有與一類似的鈉相，鈉長石(NaAlsi₃O₈)，之完全固溶體。CaO之來源包括石灰石，一種不昂貴的材料，因而在體積與低成本為要素時，某些具體例中，使得CaO含量相對於其他鹼土金屬氧化物在合理範圍下儘可能的提高是有用的。本文之玻璃或玻璃陶瓷可包含0至10莫耳%之CaO。某些具體例中，此玻璃或玻璃陶瓷組成物可包含0至約10莫耳%之CaO。某些具體例中，玻璃組成物包含約0至約9莫耳%之CaO。某些具體例中，玻璃組成物可包含>0至約9莫耳%之CaO。某些具體例中，玻璃組成物可包含0至約10莫耳%、0至約9莫耳%、0至約6莫耳%、0至約5莫耳%、0至3莫耳%、0至約1莫耳%、>0至約10莫耳%、>0至約9莫耳%、>0至約6莫耳%、>0至約5莫耳%、>0至3莫耳%、>0至約1莫耳%、1至約10莫耳%、約1至約9莫耳%、約1至約6莫耳%、約1至約5莫耳%、約1至3莫耳%、約1至2莫耳%、約2至約10莫耳%、約2至約9莫耳%、約2至約6莫耳%、約2至約5莫耳%、約2至3莫耳%、約3至約10莫耳%、約3至約9莫耳%、約3至約6莫耳%、約3至約5莫耳%、約5至約10莫耳%、約5至約9莫耳%、約5至約6莫耳%、約6至約10莫耳%、約6至約9莫耳%、或約9至約10莫耳%CaO。某些具體例中，玻璃組成物可包含約0、>0、1、2、3、4、5、6、7、 8、9、或10莫耳%之CaO。

某些具體例中，此玻璃可包含約0至約5莫耳%之BaO。某些具體例中，此玻璃組成物可包含大於0至約4莫耳%之BaO。某些具體例中，此玻璃組成物可包含大於0至約1莫耳%之BaO。某些具體例中，此玻璃或玻璃組成物可包含0至約5莫耳%、0至4莫耳%、0至3莫耳%、0至約2莫耳%、0至約1莫耳%、>0至約5莫耳%、>0至約4莫耳%、>0至約3莫耳%、>0至約2莫耳%、>0至約1莫耳%、約1至約5莫耳%、約1至約4莫耳%、約1至約3莫耳%、約1至約2莫耳%、約2至約5莫耳%、約2至約4莫耳%、約2至約3莫耳%、約3至約5莫耳%、約3至約4莫耳%、或約4至約5莫耳%BaO。某些具體例中，此玻璃組成物可包含約0、>0、1、2、3、4、或5莫耳%之BaO。

SrO可促成更高的熱膨脹係數，且SrO相對的比例與SrO可被操縱以改善液相溫度，因此改善液相黏滯性。某些具體例中，玻璃可包含約1至約8莫耳%之SrO。某些具體例中，玻璃組成物可包含約2至約6莫耳%之SrO。某些具體例中，玻璃組成物可包含約1至約8莫耳%、約1至約6莫耳%、約1至約4莫耳%、約1至約2莫耳%、約2至約8莫耳%、約2至約6莫耳%、約2至約4莫耳%、約4至約8莫耳%、約4至約6莫耳%、或約6至約8莫耳%SrO。某些具體例中，玻璃組成物可包含約1、2、3、4、5、6、7、或8莫耳%之SrO。

在此玻璃中ZrO₂的濃度可任選地被發現為成形處理的函數或被加入為額外的成分。某些具體例中，此玻璃可包含0至約3莫耳%、0至約2莫耳%、0至約1莫耳%、0至0.5莫耳%、0至0.1莫耳%、0至0.05莫耳%、0至0.01莫耳%、>0至約3莫耳%、>0至約2莫耳%、>0至約1莫耳%、>0至0.5莫耳%、>0至0.1莫耳%、>0至0.05莫耳%、>0至0.01莫耳%之ZrO₂。

由於用於生產本發明之玻璃與玻璃組成物的原物料及/或設備，不欲加入之某些雜質或成分會存在於最終的玻璃或玻璃組成物中。這些材料以微量地存在於玻璃或玻璃組成物中，且被視為「外來雜質」。

本文中使用的玻璃或玻璃組成物具有0莫耳%之一化合物是定義為意指此化合物、分子、或元素不是有意地加入至組成物中，但此組成物可能仍然包含此化合物，通常為雜質或極微量。同樣地，「無鐵」、「無鈉」、「無鋰」、「無鋯」、「無鹼土金屬」、「無重金屬」或類似表示是定義為代表此化合物、分子、或元素不是有意加入至組成物中，但此組成物可能仍然包含鐵、鈉、鋰、鋯、鹼土金屬、或重金屬等等，但近似於雜質或極微量。在本文所製造的玻璃或玻璃組成物中可發現的雜質化合物包括(但不限於)Na₂O、TiO₂、MnO、ZnO、Nb₂O₅、MoO₃、Ta₂O₅、WO₃、ZrO₂、Y₂O₃、La₂O₃、HfO₂、CdO、SnO₂、Fe₂O₃、CeO₂、As₂O₃、Sb₂O₃、硫基化合物(如硫酸鹽)、鹵素、或這些化合物之組合。

某些具體例中，此玻璃或玻璃組成物更包括化學澄清劑。這些澄清劑包括(但不限於)SnO₂、As₂O₃、Sb₂O₃、F、 Cl與Br。某些具體例中，化學澄清劑的濃度被維持在3、2、1、或0.5、>0莫耳%之水平。某些具體例中，澄清劑量為>0至約3莫耳%。化學澄清劑也可包括CeO₂、Fe₂O₃與其他過渡金屬氧化物，例如MnO₂。這些氧化物藉由在此玻璃內其最終價態中之可見光吸收可引進顏色至此玻璃或玻璃陶瓷，且因此，當存在時，其濃度通常維持在0.5、0.4、0.3、0.2、0.1或>0莫耳%之水平。

與As₂O₃或Sb₂O₃澄清相比，錫澄清(即SnO₂澄清)效果較差，但SnO₂是隨處可見的材料且不具有已知的危險性質。錫澄清可單獨使用或與其他澄清技術一起組合使用，如果需要的話。譬如，錫澄清可組合鹵化物澄清，如溴澄清。其他可能的組合包括(但不限於)錫澄清加硫酸鹽、硫化物、氧化鈰、機械起泡(mechanical bubbling)、及/或真空澄清。可思量到這些其他澄清技術可單獨使用。美國專利第5,785,726、6,128,924、5,824,127號與共同申請之美國申請案第11/116,669號，該等案件之內容全文以引用之方式併入本文中，揭示用於製造無砷破璃之處理。美國專利第7,696,113號之內容全文以引用之方式併入本文中，揭示使用鐵與錫以最小化氣態夾雜物用於製造無砷與無銻玻璃之處理。

玻璃或玻璃陶瓷也可含有SnO₂，其不是由於使用錫氧化物電極之焦耳熔融，藉由含錫材料之配料，例如SnO₂、SnO、SnCO₃、SnC₂O₂等等，就是藉由添加SnO₂為一劑以調整各種物性、熔融與成形屬性。此玻璃可包含0至約3莫耳%、0至約2莫耳%、0至約1莫耳%、0至0.5莫耳%、或0至0.1 莫耳%之SnO₂。

某些具體例中，此玻璃可實質地無Sb₂O₃、As₂O₃、或其之組合。譬如，此玻璃可包含0.05重量百分比或更少之Sb₂O₃或As₂O₃或其之組合，此玻璃可包含零重量百分比之Sb₂O₃或As₂O₃或其之組合，或此玻璃可例如無任何有意加入之Sb₂O₃、As₂O₃或其之組合。

額外的成分可被引入此玻璃組成物中以提供額外的好處，或替代地可進一步包含通常在商業用玻璃中發現之夾雜物。譬如，額外的成分可被加入以調整各種物性、熔融與成形屬性。根據某些具體例之玻璃也可包括各種夾雜物(如ZrO₂)，其伴隨著配料材料及/或藉由用於生產此玻璃之熔融、澄清、及/或成形設備被引入玻璃中。某些具體例中，此玻璃可包含一或更多化合物，其用於為紫外輻射吸收劑。某些具體例中，此玻璃可包含3莫耳%或更少之TiO₂、MnO、ZnO、Nb₂O₅、MoO₃、Ta₂O₅、WO₃、ZrO₂、Y₂O₃、La₂O₃、HfO₂、CdO、Fe₂O₃、CeO₂、鹵素、或其之組合。某些具體例中，此玻璃可包含0至約3莫耳%、0至約2莫耳%、0至約1莫耳%、0至0.5莫耳%、0至0.1莫耳%、0至0.05莫耳%、或0至0.01莫耳%之TiO₂、MnO、ZnO、Nb₂O₅、MoO₃、Ta₂O₅、WO₃、ZrO₂、Y₂O₃、La₂O₃、HfO₂、CdO、CeO₂、Fe₂O₃、鹵素、或其之組合。

本文所述之玻璃組成物大致上具有在20℃至300℃之範圍中之平均為大於或等於約55x10^-7/℃之熱膨脹係數(CTE)。某些具體例中，玻璃組成物之CTE在20℃至300℃ 之範圍中可為約55x10^-7/℃至約120x10^-7/℃。在其他具體例中，玻璃組成物之CTE在20℃至300℃之範圍中可為約75x10^-7/℃至約110x10^-7/℃。又在其他具體例中，玻璃組成物之CTE在20℃至300℃之範圍中可為約90x10^-7/℃至約110x10^-7/℃。這些相對高之CTE使得此玻璃組成物特別適於使用為熔融成形積層玻璃物品中之玻璃核心層。明確地，當玻璃核心層之高CTE在熔融積層處理時與具有較低CTE之玻璃包覆層配對時，玻璃核心層與玻璃包覆層在CTE之差異會造成在冷卻時玻璃包覆層中之壓縮應力的形成。因此，本文所述之玻璃組成物可用於不需要離子交換處理或熱回火而形成強化積層玻璃物品。

本文所述之玻璃組成物具有液相黏滯性，其使得玻璃組成物適於用在熔融拉伸處理，且更明確地，適於用作在熔融積層處理中之玻璃核心組成物。某些具體例中，此液相黏滯性是大於或等於約100千泊。某些其他具體例中，此液相黏滯性可大於或等於350千泊或甚至為大於或等於500千泊。本文所述之玻璃組成物之高液相黏滯性數值是歸因為低液相溫度與含有高SiO₂含量之高度聚合熔體的組合。

本文所述之玻璃組成物具有低液相溫度，類似於液相黏滯性，其使得玻璃組成物適於使用在熔融拉伸處理，且更明確地，適於用作在熔融積層處理中之玻璃核心組成物。低液相溫度在熔融拉伸時防止玻璃的脫玻作用。此保證了高品質之均質玻璃與一致的流動行為。某些具體例中，此玻璃組成物具有約900℃至約1300℃之液相溫度。某些其他具體例中，液相溫度可小於或等於約1000℃或甚至小於或等於約950℃。某些具體例中，玻璃組成物之液相溫度可小於或等於900℃。玻璃組成物之液相溫度大致上隨著B₂O₃、鹼金屬氧化物及/或鹼土金屬氧化物之濃度增加而降低。

表1提供可用於實施之示例性組成範圍，如本文所討論的，其也可提供本文所揭示的屬性、性質或所欲之特性。除了零(「0」)或前面有小於或大於符號(「>」或「<」)，在表中之所有數值應被當作視為「約」此值。

積層

現在參照圖1，本文所述之玻璃組成物(組成物1-6與表1中之A-CM)可用以形成玻璃物品，例如以剖面圖繪製於圖1之積層玻璃物品100。積層玻璃物品100大體上包含一玻璃核心層102與一對玻璃包覆層104a、104b。本文所述之玻璃組成物特別適於用為玻璃核心層，因為其相對高之熱膨脹係數，而將在此加以詳述。

圖1顯示玻璃核心層102包含第一面103a與第二面103b，第二面103b與第一面103a相對。第一玻璃包覆層104a熔合至玻璃核心層102之第一面103a，且第二玻璃包覆層104b熔合至玻璃核心層102之第二面103b。玻璃包覆層104a、104b被熔合至玻璃核心層102，在玻璃核心層102與玻璃包覆層104a、104b之間不用配置任何額外材料，例如附著劑、塗佈層或類似物。因此，玻璃核心層之第一面直接鄰接於第一玻璃包覆層，且玻璃核心層之第二面直接鄰接於第二玻璃包覆層。某些具體例中，玻璃核心層102與玻璃包覆層104a、104b是藉由熔融積層處理而形成。擴散層(未示出)可形成於玻璃核心層102與玻璃包覆層104a之間，或玻璃核心層102與玻璃包覆層104b之間，或兩者皆有。在此情況下，第一擴散層之平均包覆熱膨脹係數具有在核心之平均包覆熱膨脹係數與第一包覆層之平均包覆熱膨脹係數之間的數值，或第二擴散層之平均包覆熱膨脹係數具有在核心之平均包覆熱膨脹係數與第二包覆層之平均包覆熱膨脹係數之間的數值。

本文所述之積層玻璃物品100之具體例中，玻璃核心層102是由具有平均核心熱膨脹係數CTE_core之第一玻璃組成物而形成，且玻璃包覆層104a、104b是由具有平均包覆熱膨脹係數CTE_clad之一不同的第二玻璃組成物而形成。CTE_core是大於CTE_clad，其不用離子交換或熱回火而使得玻璃包覆104a、104b承受壓縮應力。

明確地，本文所述之玻璃物品100可藉由熔融積層處理而形成，例如美國專利第4,214,886號所述之處理，其以引用方式併入本文。經由參照圖2，用於形成積層玻璃物品之積層熔融拉伸設備200包括一上等管(isopipe)202，其定位於一下等管204上方。上等管202包括一凹槽210，熔融玻璃包覆組成物206從一熔化器(未示出)被供給至凹槽210中。同樣地，下等管204包括一凹槽212，熔融玻璃核心組成物208從一熔化器(未示出)被供給至凹槽212中。在此所述具體例中，熔融玻璃核心組成物208具有一平均熱膨脹係數CTE_core，其大於熔融玻璃包覆組成物206之平均熱膨脹係數CTE_clad。

當熔融玻璃核心組成物208填充凹槽212時，其溢流出凹槽212且流過下等管204之外部形成表面216、218。下等管204之外部形成表面216、218在根部220會合。因此，流過外部形成表面216、218之熔融玻璃核心組成物208在下等管204之根部220重合，因而形成積層玻璃物品之玻璃核心層102。

同時地，熔融玻璃包覆組成物206溢流出形成於上等管202中之凹槽210且流過上等管202之外部形成表面222、224。熔融玻璃包覆組成物206藉由上等管202向外地偏向，使得熔融玻璃包覆組成物206圍繞下等管204流動且接觸流過下等管之外部形成表面216、218之熔融玻璃核心組成物208，熔融玻璃包覆組成物206熔合至熔融玻璃核心組成物且形成圍繞玻璃核心層102之玻璃包覆層104a、104b。

如前文所述，熔融玻璃核心組成物208大體上具有一平均熱膨脹係數CTE_core，其大於熔融玻璃包覆組成物206之平均包覆熱膨脹係數CTE_clad。因此，當玻璃核心層102與玻璃包覆層104a、104b冷卻時，玻璃核心層102與玻璃包覆層104a、104b之熱膨脹係數的差異使得壓縮應力形成在玻璃包覆層104a、104b中。此壓縮應力增加了形成之積層玻璃物品的強度，而不必離子交換處理或熱回火處理。

再次參照圖1所示之積層玻璃物品100，積層玻璃物品之玻璃核心層102是由具有相對高之平均熱膨脹係數之玻璃組成物所形成，例如本文所述之具有大於或等於55x10^-7/℃之熱膨脹係數之玻璃組成物。某些具體例中，玻璃核心之CTE在20℃至300℃的範圍下可為約55x10^-7/℃至約120x10^-7/℃。其他具體例中，玻璃核心之CTE在20℃至300℃的範圍下可為約60x10^-7/℃至約110x10^-7/℃。其他具體例中，玻璃核心之CTE在20℃至300℃的範圍下可為約75x10^-7/℃至約110x10^-7/℃。又其他具體例中，玻璃核心之CTE在20℃至300℃的範圍下可為約90x10^-7/℃至約110x10^-7/℃。

在一具體例中，玻璃核心層是由具有高CTE之中間物的玻璃組成物所形成，例如前文中組成物1-6所述之玻璃組成物、表1所示之玻璃組成物、與在下文之實例所示之玻璃組成物。

譬如，第一玻璃積層包含一核心玻璃組成物，其包含約60莫耳%至約75莫耳%之SiO₂；約2莫耳%至約11莫耳%之Al₂O₃；與0莫耳%至約11莫耳%之B₂O₃；0莫耳至約1莫耳%之Na₂O；約1莫耳%至約18莫耳%之K₂O；0莫耳%至約7莫耳%之MgO；0莫耳%至約9莫耳%之CaO；約1莫耳%至約8莫耳%之SrO；以及0莫耳%至約4莫耳%之BaO。其他具體例中，玻璃核心可包含一組成物，其包含約65莫耳%至約75莫耳%之SiO₂；約5莫耳%至約11莫耳%之Al₂O₃；4莫耳%至約11莫耳%之B₂O₃；0莫耳%至約0.5莫耳%之Na₂O；約2莫耳%至約13莫耳%之K₂O；0莫耳%至約7莫耳%之MgO；0莫耳%至約9莫耳%之CaO；約2莫耳%至約6莫耳%之SrO；以及0莫耳%至約1莫耳%之BaO。此玻璃組成物更可包含0至約3莫耳%、或在某些情況下>0至約1莫耳%額外之成分與澄清劑，例如SnO₂、Fe₂O₃、ZrO₂。

當特定玻璃組合物用於做為已在本文所述之玻璃核心層102時，應理解到本文所述之任何玻璃組成物可用於形成積層玻璃物品100之玻璃核心層102。

當玻璃積層結構之玻璃核心層102已在前面被敘述為由具有相對高平均熱膨脹係數之玻璃組成物所形成時，玻璃物品100之玻璃包覆層104a、104b是由具有較低平均熱膨脹係數對玻璃組成物所形成，以在熔融成形後之冷卻積層玻璃物品時，在包覆層中發展壓縮應力。譬如，玻璃包覆層可由一玻璃組成物所形成，如描述在共同申請之美國臨時申請案第61/604,839號，其標題為「Low CTE Alkali-Free Boroaluminosilcate Glass Compositions and Glass Articles Comprising the Same」、美國臨時申請案第61/866,272號，其標題為「Alkali-Free Boroaluminosilicate Glasses with High Native Scratch Resistance」與美國臨時申請案第61/821,426號，其標題為「Alkali-Free Phosphoboroaluminosilicate Glass」，全部都屬於美商康寧公司所有，且其全文以引用方式併入本文中。某些具體例中，玻璃包覆層具有熱膨脹係數在20℃至300℃之溫度範圍為約10至約45x10^-7/℃。其他具體例中，玻璃包覆層具有熱膨脹係數在20℃至300℃之溫度範圍為約20至約40x10^-7/℃。再其他具體例中，玻璃包覆層具有熱膨脹係數在20℃至300℃之溫度範圍為小於40x10^-7/℃。

替代地，在某些環境下設計此包覆層與核心層，使得此兩者間之CTE差異為相等或大於某一值可能是有利的。此設計可容許控制此組成積層之壓縮應力。某些具體例中，玻璃核心之CTE在20℃至300℃之範圍為至少約20x10^-7/℃且大於玻璃包覆的CTE。其他具體例中，玻璃核心之CTE在20℃至300℃之範圍為至少約30x10^-7/℃，且大於玻璃包覆的CTE。再其他具體例中，玻璃核心之CTE在20℃至300℃之範圍為約10x10^-7/℃至約80x10^-7/℃，且大於玻璃包覆的 CTE。其他具體例中，玻璃核心之CTE在20℃至300℃之範圍為約20x10^-7/℃至約60x10^-7/℃，且大於玻璃包覆的CTE。

一玻璃包覆包含一玻璃組成物，其包含：約60莫耳%至約66莫耳%之SiO₂；約7莫耳%至約10莫耳%之Al₂O₃；約14莫耳%至約18莫耳%之B₂O₃；以及約9莫耳%至約16莫耳%之鹼土金屬氧化物，其中鹼土金屬氧化物至少包含CaO，且CaO存在於玻璃組成物的濃度為約3莫耳%至約12莫耳%，以及此玻璃組成物實質上無鹼金屬與含有鹼金屬之化合物。然而，應理解到其他玻璃組成物也可用於形成積層玻璃物品100之玻璃包覆層104a、104b，只要玻璃包覆層104a、104b之熱膨脹係數小於玻璃核心層102之平均熱膨脹係數。

實例

藉由下列之實例將進一步闡明本文所述之玻璃組成物之具體例。在表2中說明之玻璃性質是根據在此玻璃領域中之習知技術而測定的。因此，T_str(℃)為拉伸點，其為以樑彎曲(beam bending)或纖維伸長(fiber elongation)量測當黏性等於10^14.7泊時的溫度。線性熱膨脹係數(CTE)是在25-300℃的溫度範圍使用ASTM E228-85來量測，並表示為x10^-7/℃之形式。退火點以℃之形式表示且由纖維伸長技術(ASTM C336)來量測。密度為g/cm³的形式並以阿基米德法(ASTM C693)量測。熔化溫度為℃的形式(定義為玻璃熔體顯現出黏性為400泊時的溫度)並以Fulcher方程式計算與藉由旋轉圓筒黏度量測法(ASTM C965-81)測量之高溫黏度資料相合。

T_liq(℃)為液相溫度，其為第一結晶在標準梯度舟皿黏度量測法(ASTM C829-81)中被觀測到的溫度。在這些情況下，在樣品之內部觀測到結晶的溫度被視為代表此玻璃的黏滯性(用於相應之測試期間)。實施測試可從24小時到更長的時間(例如72小時)，其中更長的時間提供觀測較慢成長之相的機會。以泊為單位之液相黏滯性是由液相溫度與Fulcher方程式之係數所決定。

準備了根據下方表2所列之批料組成之數個實例玻璃組成物。氧化物組成成分之批料被混合、熔化且形成玻璃板。玻璃熔體與產出之玻璃物品的性質(即，液相溫度、退火點等等)被量測且其結果報告在表2中。如所示，實例1-20各自顯現出相對高之熱膨脹係數(大於或等於約60x10^-7/℃)，其使得這些玻璃組成物適於用在熔融成形處理，且更特定的，適於做為熔融成形積層玻璃物品中之玻璃核心層。

因為本文所述之玻璃組成物具有相對高之平均熱膨脹係數，其特別適於與具有相對低熱膨脹係數之玻璃組成物一起使用，以藉由熔融積層處理形成受壓縮應力之積層玻璃物品。這些玻璃物品可用於各種消費性電子裝置，包括(但不限於)行動電話、個人音樂播收器、平板電腦、LCD與LED顯示器、自動櫃員機及類似物。再者，本文所述之玻璃組成物的性質(例如：液相黏滯性、液相溫度與類似性質)使得此玻璃組成物適於以熔融成形處理使用，像是熔融下拉處理或熔融積層處理。此外，由於玻璃組成物中Al₂O₃之低濃度與B₂O₃的較高濃度，玻璃組成物中之鹼金屬離子的遷移性顯著地下降，使得此組成物特別適於使用為LCD、LED與OLED顯示器之背板基板，在背板基板中高遷移之鹼金屬離子的存在會損害基板上之薄膜電晶體。最後，雖然本文中明確指出玻璃組成物做為積層玻璃物品中之玻璃核心層的使用，應理解到此玻璃組成物也可被單獨使用(即非積層結構之一部分)以形成玻璃物品，像是用於電子裝置之覆蓋玻璃與其他類似的玻璃物品。

在不悖離本發明之精神與範疇所實行之各種修飾與變化，對於此技術領域之熟知技藝者是顯而易見的。因此，本發明意欲涵蓋本文所述之各種具體例的修飾與變化，其被提供在隨附申請專利範圍與其等效物的範疇中。

Claims

一種玻璃組成物，其包含：約60莫耳%至約75莫耳%之SiO₂；約2莫耳%至約11莫耳%之Al₂O₃；0莫耳%至約11莫耳%之B₂O₃；0.09莫耳%至約1莫耳%之Na₂O；約1莫耳%至約18莫耳%之K₂O；0莫耳%至約7莫耳%之MgO；0莫耳%至約9莫耳%之CaO；約1莫耳%至約8莫耳%之SrO；0莫耳%至約4莫耳%之BaO；以及約3莫耳%至約16莫耳%之R’O，其中R’O包含該組成物中之MgO、CaO、SrO與BaO的莫耳%。
如請求項1所述之玻璃組成物，其中該組成物包含：約65莫耳%至約75莫耳%之SiO₂；約5莫耳%至約11莫耳%之Al₂O₃；約4莫耳%至約11莫耳%之B₂O₃；0.09莫耳%至約0.5莫耳%之Na₂O；約2莫耳%至約13莫耳%之K₂O；0莫耳%至約7莫耳%之MgO；0莫耳%至約9莫耳%之CaO；約2莫耳%至約6莫耳%之SrO；0莫耳%至約1莫耳%之BaO；以及約3莫耳%至約16莫耳%之R’O，其中R’O包含該組成物中之MgO、CaO、SrO與BaO的莫耳%。
如請求項2所述之玻璃組成物，其中該組成物包含：約65莫耳%至約73莫耳%之SiO₂；約5莫耳%至約11莫耳%之Al₂O₃；約4莫耳%至約11莫耳%之B₂O₃；0.09莫耳%至約0.5莫耳%之Na₂O；約2莫耳%至約13莫耳%之K₂O；0莫耳%至約7莫耳%之MgO；>0莫耳%至約9莫耳%之CaO；約2莫耳%至約6莫耳%之SrO；>0莫耳%至約1莫耳%之BaO；以及約5莫耳%至約16莫耳%之R’O，其中R’O包含該組成物中之MgO、CaO、SrO與BaO的莫耳%。
如請求項1所述之玻璃組成物，其中該組成物包含：約60莫耳%至約75莫耳%之SiO₂；約5莫耳%至小於8莫耳%之Al₂O₃；約4莫耳%至約11莫耳%之B₂O₃；0.09莫耳%至約1莫耳%之Na₂O；約1莫耳%至約18莫耳%之K₂O；0莫耳%至約7莫耳%之MgO；0莫耳%至約9莫耳%之CaO；約1莫耳%至約8莫耳%之SrO；0莫耳%至約4莫耳%之BaO；以及約3莫耳%至約16莫耳%之R’O，其中R’O包含該組成物中之MgO、CaO、SrO與BaO的莫耳%。
如請求項1所述之玻璃組成物，其中該組成物包含：約60莫耳%至約75莫耳%之SiO₂；約2莫耳%至約11莫耳%之Al₂O₃；約4莫耳%至小於7莫耳%之B₂O₃；0.09莫耳%至約1莫耳%之Na₂O；約1莫耳%至約18莫耳%之K₂O；0莫耳%至約7莫耳%之MgO；0莫耳%至約9莫耳%之CaO；約1莫耳%至約8莫耳%之SrO；0莫耳%至約4莫耳%之BaO；以及約3莫耳%至約16莫耳%之R’O，其中R’O包含該組成物中之MgO、CaO、SrO與BaO的莫耳%。
如請求項1所述之玻璃組成物，其中該組成物包含：約60莫耳%至約75莫耳%之SiO₂；約2莫耳%至約11莫耳%之Al₂O₃；約4莫耳%至約11莫耳%之B₂O₃；0.09莫耳%至約1莫耳%之Na₂O；大於8莫耳%至約14莫耳%之K₂O； 0莫耳%至約7莫耳%之MgO；0莫耳%至約9莫耳%之CaO；約1莫耳%至約8莫耳%之SrO；0莫耳%至約4莫耳%之BaO；以及約3莫耳%至約16莫耳%之R’O，其中R’O包含該組成物中之MgO、CaO、SrO與BaO的莫耳%。
如請求項1所述之玻璃組成物，其中該組成物包含：約60莫耳%至約75莫耳%之SiO₂；約2莫耳%至約11莫耳%之Al₂O₃；約4莫耳%至約11莫耳%之B₂O₃；0.09莫耳%至約1莫耳%之Na₂O；約1莫耳%至約18莫耳%之K₂O；0莫耳%至約7莫耳%之MgO；0莫耳%至約9莫耳%之CaO；約1莫耳%至約8莫耳%之SrO；0莫耳%至約4莫耳%之BaO；以及約3莫耳%至約小於9莫耳%之R’O，其中R’O包含該組成物中之MgO、CaO、SrO與BaO的莫耳%。
如請求項1所述之玻璃組成物，更包含SnO₂、Fe₂O₃或ZrO₂之一者或更多者，其中當其存在時，SnO₂、Fe₂O₃或ZrO₂各自的量為大於0至約3莫耳%。
如請求項1所述之玻璃組成物，主要由下列成分組成：約62莫耳%至約73莫耳%之SiO₂；約5莫耳%至約11莫耳%之Al₂O₃；約4莫耳%至約11莫耳%之B₂O₃；0.09莫耳%至約0.5莫耳%之Na₂O；約2莫耳%至約13莫耳%之K₂O；0莫耳%至約7莫耳%之MgO；>0莫耳%至約9莫耳%之CaO；約2莫耳%至約6莫耳%之SrO；>0莫耳%至約1莫耳%之BaO；約3莫耳%至約16莫耳%之R’O，其中R’O包含該組成物中之MgO、CaO、SrO與BaO的莫耳%；>0莫耳%至約3莫耳%之如下之一者或更多者：SnO₂、Fe₂O₃或ZrO₂；以及由0至約3莫耳%之如下之一者或更多者：TiO₂、MnO、ZnO、Nb₂O₅、MoO₃、Ta₂O₅、WO₃、ZrO₂、Y₂O₃、La₂O₃、HfO₂、CdO、CeO₂、Fe₂O₃、F^-、Cl^-、Br^-或I^-。
如請求項1所述之玻璃組成物，其中CTE(熱膨脹係數)在20℃至300℃的範圍中為從約55x10^-7/℃至約120x10^-7/℃。
如請求項1所述之玻璃組成物，其中液相黏滯性大於或等於約100千泊(kPoise)。
如請求項11所述之玻璃組成物，其中液相黏滯性大於或等於約250千泊。
一種玻璃積層，其包含一玻璃核心與至少一玻璃包覆(glass clad)，其中該玻璃核心包含如請求項1之玻璃組成物。
如請求項13所述之玻璃積層，其中該玻璃組成物包含SnO₂、Fe₂O₃或ZrO₂之一者或更多者，其中當其存在時，SnO₂、Fe₂O₃或ZrO₂各自的量為大於0至約3莫耳%。
一種包含如請求項1之玻璃組成物或玻璃積層的裝置，該玻璃組成物或玻璃積層作為消費者電子裝置或商業電子裝置中之一覆蓋玻璃或玻璃底板，該裝置包括LCD與LED顯示器、電腦螢幕、自動櫃員機(ATMs)，用於觸控螢幕或觸摸感測應用，用於可攜式電子裝置(其包含行動電話、個人媒體播放器與平板電腦)，用於光伏應用，用於建築用玻璃應用，用於汽車或車輛玻璃應用，或用於商業或家用器具應用。