TWI672281B - 展現改善的斷裂效能的玻璃製品 - Google Patents

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Abstract

本揭示內容之實施例係關於一種強化玻璃製品，其包括第一表面及與該第一表面相對的第二表面，該等表面界定約小於約1.1 mm之厚度( t)；壓縮應力層，其自該第一表面延伸至約0.1· t或更大之壓縮深度(DOC)，以使得當該玻璃製品斷裂時，該玻璃製品碎裂成具有約5或更小之縱橫比的複數個碎片。在一些實施例中，在利用90粒SiC粒子在25 psi之壓力下研磨5秒之後，該玻璃製品展現約20 kgf或更大之等雙軸撓曲強度。本案亦揭示併入有本文所述的該玻璃製品之裝置及用於製得該玻璃製品之方法。

Description

展現改善的斷裂效能的玻璃製品
本揭示內容係關於展現改善的斷裂效能的玻璃製品，且更特定言之係關於展現改善的斷裂模式及切割行為的玻璃製品。
消費者電子裝置常常併入有化學強化玻璃製品以用作蓋玻璃，該等消費者電子裝置包括手持式裝置，諸如智慧型電話、平板電腦、電子書籍閱讀器及膝上型電腦。由於蓋玻璃係直接黏結至如觸控面板、顯示器或其他結構之基板，所以當強化玻璃製品斷裂時，此等製品可自自由表面彈出小的碎片或粒子，此係歸因於由玻璃表面之下的表面壓縮應力及拉伸應力之組合所產生的儲存能量。如本文所使用，術語斷裂包括開裂及/或裂紋之形成。此等小的碎片潛在地受到裝置使用者之關注，尤其當靠近使用者面部(亦即，眼睛及耳朵)以延遲方式發生斷裂時，且當使用者持續使用及觸碰斷裂表面並因此易於遭受輕微割傷或磨傷時，尤其是在裂紋距離相對較長且存在具有鋒利拐角及邊緣之碎片時如此。
因此，需要展現改質碎斷行為的玻璃製品，以便當此等製品斷裂時，該等製品展現增強的切割行為，諸如，例如產生短裂紋長度及較少彈出粒子之切割效果。此外，亦需要當斷裂時彈出較少碎片及具有較少動能及動量之碎片的玻璃製品。
本揭示內容之第一態樣係關於強化玻璃製品，該強化玻璃製品包括：第一表面及與該第一表面相對的第二表面，該等表面界定約1.1 mm或更小之厚度( t)；以及壓縮應力層，該壓縮應力層自該第一表面延伸至大於約0.11∙ t之壓縮深度(depth of compression；DOC)。在一些實施例中，在玻璃製品斷裂之後，玻璃製品包括複數個碎片，其中該複數個碎片之至少90%具有約5或更小之縱橫比，該玻璃製品在1秒或更少之內斷裂成該複數個碎片，如藉由易碎性試驗所量測。
在一些實施例中，在利用90粒SiC粒子在25 psi之壓力下研磨5秒之後，強化玻璃製品展現約20 kgf或更大之撓曲強度。在一些實施例中，在玻璃製品斷裂之後，強化玻璃製品可包含裂痕以使得裂痕之50%或更多僅部分地延伸穿過該厚度。
本揭示內容之第三態樣係關於裝置，該裝置包括如本文所述的強化玻璃基板；圍阻層；以及支撐體，其中該裝置包含平板電腦、透明顯示器、行動電話、視訊播放器、資訊終端裝置、電子閱讀器、膝上型電腦或不透明顯示器。
本揭示內容之第四態樣係關於消費者電子產品，該消費者電子產品包括：外殼，該外殼具有前表面，至少部分地在該外殼內部提供電組件，該等電組件至少包括控制器、記憶體及顯示器；以及蓋玻璃，該蓋玻璃安置在該外殼之該前表面處且處於該顯示器之上，該蓋玻璃包含如本文所述的強化玻璃製品。
另外特徵及優點將在以下的詳細描述中闡述，且在部分程度上，熟習此項技術者將根據該描述而容易明白該等特徵及優點，或藉由實踐如本文(包括隨後的實施方式、發明申請專利範圍以及隨附圖式)所述的實施例來認識該等特徵及優點。
應理解，前述的一般描述及以下詳細描述僅僅為示範性的，且意欲提供用於理解發明申請專利範圍之性質及特性的概述及框架。隨附圖式係納入來提供進一步理解，且併入本說明書中並構成本說明書之一部分。圖式例示一或多個實施例，且連同說明書一起用以解釋各種實施例之原理及操作。
現將詳細參考各種實施例，該等實施例之實例例示於隨附圖式中。總體上參考圖式，應瞭解的是，圖解係出於描述特定實施例之目的且並非意欲限制本揭示內容或其所附之發明申請專利範圍。圖式未必按比例繪製，且為明晰及簡明起見，圖式之某些特徵及某些視圖可在尺度上誇大展示或以示意方式展示。
在以下描述中，相同元件符號在圖式中展示的若干視圖中始終指定相同或相應部件。亦應瞭解，除非另外規定，否則諸如「頂部」、「底部」、「向外」、「向內」及其類似語之術語為方便用詞且不應解釋為限制術語。另外，每當一群組係描述為包含一組要素中之至少一者及其組合時，應理解的是，該群組可包含任何數目的彼等所列舉要素，基本上由彼等要素組成或由彼等要素組成，彼等要素係單獨的或彼此組合的。類似地，每當一群組係描述為由一組要素中之至少一者或其組合組成時，應理解的是，該群組可由任何數目的彼等所列舉要素組成，彼等要素係單獨的或彼此組合的。除非另外規定，否則在列舉時，值之範圍包括該範圍之上限及下限，以及上限與下限之間的任何範圍。除非另外規定，否則如本文所使用，不定冠詞「一(a/an)」及相應定冠詞「該」意謂「至少一個」或「一或多個」。亦應理解，在本說明書中及在圖式中揭示的各種特徵可以任何及所有組合來使用。
應注意，術語「實質上」及「約」可在本文中用於表示可歸因於任何定量比較、值、量測值或其他表示法之固有不確定度。此等術語亦在本文中用於表示定量表示法可自所陳述參照值變化而不導致所論述標的之基本功能發生變化的程度。
如本文所使用，術語「玻璃製品」係以其最廣意義用於包括完全或部分由玻璃製得之任何物體。玻璃製品包括玻璃及非玻璃材料之積層體、非晶形及結晶材料之積層體及玻璃陶瓷(包括非晶相及結晶相)。除非另外規定，否則所有組成係以莫耳百分比(mol%)表示。
如將在本文論述的，玻璃製品之實施例可包括強化玻璃或玻璃陶瓷材料，該等材料相較於已知玻璃製品、尤其是已知蓋玻璃製品而言展現改善的機械效能及可靠性。本文所述的玻璃製品之實施例可展現不由已知蓋玻璃製品展現的碎斷行為。在本揭示內容中，基於玻璃之基板通常為未強化的，且基於玻璃之製品通常係指已強化(藉由例如離子交換強化)的基於玻璃之基板。
本揭示內容之第一態樣係關於強化玻璃製品，該強化玻璃製品展現類似於用於展示器面板或汽車窗面板的完全熱回火玻璃的斷裂成具有切割效果的緻密斷裂圖案之能力。在一些實施例中，預期碎片對人類之損傷更小。此等製品儘管經化學強化且具有顯著小於由當前已知熱回火製程可達成的厚度，但仍展現此行為。在一些實施例中，碎片甚至比利用已知熱回火玻璃觀察到的彼等碎片更小或更精細。例如，玻璃製品之實施例展現「切割」效果，原因在於，當玻璃製品斷裂時，「切斷」碎片具有小縱橫比，且斷裂產生之表面及初始形成之表面形成較大角度(亦即，較少刀刃狀或刀狀角度)，以使得碎片比起碎尖片(splinter)更類似於立方體，如下文相對於第1A圖更詳細所述。在一些情況下，切斷碎片在玻璃製品之主要平面之任何方向上受限於2毫米(millimeter；mm)之最大或最長尺寸。在一些情況下，當斷裂時或在玻璃製品斷裂之後，玻璃製品包括複數個碎片，該等碎片具有約10或更小或約5或更小之平均縱橫比(例如，約4.5或更小、約4或更小、約3.5或更小、約3或更小、約2.5或更小、約2或更小)。在一些實施例中，該複數個碎片之平均縱橫比在約1至約2的範圍內。在一些情況下，該複數個碎片之約90%或更大或約80%或更大展現本文所述的平均縱橫比。如本文所使用，術語「縱橫比」係指碎片之最長或最大尺寸與碎片之最短或最小尺寸之比率。術語「尺寸」可包括長度、寬度、對角線或厚度。在斷裂之後展現此等碎片之玻璃製品可在本文中特性化為展現「切割」行為。
參考第1A及1B圖，在一或多個實施例中，本文所述的玻璃製品10可具有片材組態，該片材組態具有相對主表面12、14及相對次表面16、18。至少一個主表面12形成玻璃製品之「初始形成」之表面。當斷裂時，形成由玻璃製品之斷裂產生的新表面(亦即，「斷裂產生」之表面)，其由第1B圖中之元件符號19指示。斷裂產生之表面與初始形成之表面之間的角度α(在玻璃製品斷裂之後)在約85度至約95度或約88度至約92度之間的範圍內。在一或多個實施例中，在玻璃製品斷裂之後，玻璃製品中複數個碎片之約90%或更多展現初始形成之表面與斷裂產生之表面之間的該等角度。
在一或多個實施例中，複數個碎片之至少50% (例如，約60%或更多、約70%或更多、約80%或更多或約90%或更多)具有小於或等於5•t、小於或等於3•t或小於或等於3•t之最大尺寸。在一些情況下，複數個碎片之至少50% (例如，約60%或更多、約70%或更多、約80%或更多或約90%或更多)包含小於最小尺寸2倍的最大尺寸。在一些實施例中，最大尺寸為最小尺寸的約1.8倍或更小、最小尺寸的約1.6倍或更小、最小尺寸的約1.5倍或更小、最小尺寸的約1.4倍或更小、最小尺寸的約1.2倍或更小或約等於最小尺寸。
在一或多個實施例中，複數個碎片之至少50% (例如，約60%或更多、約70%或更多、約80%或更多或約90%或更多)包含小於或等於約10 mm 3之體積。在一些實施例中，體積可小於或等於約8 mm 3、小於或等於約5 mm 3或小於或等於約4 mm 3。在一些實施例中，體積可在約0.1 mm 3至約1.5 mm 3的範圍內。
如本文所使用，片語「強化製品」包括經化學強化或經化學強化及熱強化的製品，但排除僅經熱強化的製品。如第4圖所示，強化玻璃製品展現應力分佈，該應力分佈可就表面壓縮應力(compressive stress；CS)、中心張力(central tension；CT)及壓縮深度(depth of compression；DOC)而言來特性化。
由一或多個實施例之強化玻璃製品展現的應力分佈可在由已知熱回火玻璃製品展現的應力分佈與由已知化學強化玻璃製品展現的應力分佈之間區分。傳統上，熱回火玻璃已用於阻止此類瑕疵可引入至玻璃之處的破裂，因為熱回火玻璃常常展現大CS層(例如，玻璃之總厚度的大致21%)，從而可阻止瑕疵傳播且因此破裂。由熱回火產生的應力分佈之實例展示於第2圖中。在第2圖中，熱處理玻璃製品100包括第一表面101、厚度 t 1及表面CS 110。玻璃製品100展現自第一表面101至如本文所定義的DOC 130減小之CS，在該深度處，應力自壓縮應力變化成拉伸應力且達到CT 120。
熱回火當前限於厚玻璃製品(亦即，具有約3毫米或更大之厚度 t 1的玻璃製品)，因為，為達成熱強化及所欲殘餘應力，必須在此等製品之芯部與表面之間形成足夠的熱梯度。此等厚製品在許多應用中為不合需要的或不實用的，該等應用諸如顯示器(例如，消費者電子設備，包括行動電話、平板電腦、電腦、導航系統及類似設備)，建築(例如，窗戶、展示器面板、檯面等)，運輸(例如，汽車、火車、飛機、船舶等)，電器、包裝或需要優異抗斷裂性但薄的及輕重量製品之任何應用。
已知化學強化玻璃製品不展現熱回火玻璃製品之應力分佈，儘管化學強化不以與熱回火相同之方式受玻璃製品之厚度的限制。由化學強化(例如，由離子交換製程)產生的應力分佈之實例展示於第3圖中。在第3圖中，化學強化玻璃製品200包括第一表面201、厚度 t 2 及表面CS 210。玻璃製品200展現自第一表面201至如本文所定義的DOC 230減小之CS，在該深度處，應力自壓縮應力變化成拉伸應力且達到CT 220。如第3圖所示，此等分佈展現平坦CT區域，或具有恆定或接近恆定拉伸應力及如相較於第2圖中所示之CT值常常較低CT值之CT區域。
本揭示內容之一或多個實施例之玻璃製品展現小於約3 mm (例如，約2 mm或更小、約1.5 mm或更小或約1.1 mm或更小)之厚度 t及壓縮應力層，該壓縮應力層自該第一表面延伸至約0.1∙ t或更大之DOC。如本文所使用，DOC係指玻璃製品內之應力自壓縮應力變化至拉伸應力所在之深度。在DOC處，應力自正(壓縮)應力跨至負(拉伸)應力(例如，第2圖中之130)，且因此展現應力零值。
根據常用於此項技術中之慣例，壓縮係表示為負(＜ 0)應力，且張力係表示為正(＞ 0)應力。然而，在本說明書全文中，CS係表示為正值或絕對值-亦即，如本文所述，CS = |CS|。
詳言之，本文所述的玻璃製品為薄的且展現應力分佈，該等應力分佈典型地僅可經由回火厚玻璃製品(例如，具有約2 mm或3 mm或更大之厚度)達成。在一些狀況下，玻璃製品展現比回火玻璃製品更大的表面CS。在一或多個實施例中，玻璃製品展現較大深度之壓縮層(其中CS比已知化學強化玻璃製品更為漸進地減小及增加)以使得玻璃製品展現實質上改善的抗斷裂性，甚至在玻璃製品或包括該玻璃製品之裝置掉落在硬、粗糙表面上時如此。一或多個實施例之玻璃製品展現比一些已知化學強化玻璃基板更大的CT值。
CS由表面應力量計(surface stress meter；FSM)使用可商購儀器來量測，該等可商購儀器諸如由Orihara Industrial Co., Ltd. (日本)製造的FSM-6000。表面應力量測依賴於與玻璃之雙折射性相關的應力光學係數(stress optical coefficient；SOC)之準確量測。SOC又根據標題為「Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient」之ASTM標準C770-98 (2013)中所述的程序C之修改版來量測，該標準之內容以全文引用方式併入本文中。修改包括使用玻璃圓盤，試樣具有5至10 mm之厚度及12.7 mm之直徑，其中圓盤為等向性及均質的且芯部經鑽孔，其中兩個面經拋光且平行。修改亦包括計算所施加的最大力Fmax。力應足以產生至少20 MPa的壓縮應力。Fmax如下計算： Fmax = 7.854*D*h 其中： Fmax = 以牛頓計的力 D =圓盤之直徑 h= 光徑之厚度 對所施加的每一力，應力如下計算： σ MPa= 8F/(π*D*h) 其中： F =以牛頓計的力 D =圓盤之直徑 h= 光徑之厚度
CT值係使用散射光偏光鏡(「SCALP」，由位於Tallinn, Estonia的Glasstress Ltd.以型號SCALP-04供應)及此項技術中已知的技術來量測。SCALP亦可用於量測DOC，如將在下文更詳細所述。
在一些實施例中，玻璃製品亦可展現區別於DOC的鉀離子穿透深度(depth of penetration of potassium ion；「鉀DOL」)。DOC與鉀DOL之間的不同程度取決於玻璃基板組成及在所得玻璃製品中產生應力之離子交換處理。在玻璃製品中之應力由將鉀離子交換至玻璃製品中而產生的情況下，FSM (如相對於CS上文所述)用於量測鉀DOL。在應力由將鈉離子交換至玻璃製品中而產生的情況下，SCALP (如上文相對於CT所述)用於量測DOC，且所得玻璃製品將具有鉀DOL，因為不存在鉀離子穿透。在玻璃製品中之應力由將鉀離子及鈉離子兩者交換至玻璃中而產生的情況下，鈉之交換深度指示DOC，且鉀離子之交換深度指示壓縮應力之量值變化(但不是自壓縮至拉伸的應力變化)；在此等實施例中，DOC由SCALP量測，且鉀DOL由FSM量測。在鉀DOL及DOC兩者存在於玻璃製品中的情況下，鉀DOL典型地小於DOC。
折射近場(refracted near-field；RNF)方法或SCALP可用來量測本文所述的玻璃製品中之應力分佈(不管應力是否由鈉離子交換及/或鉀離子交換產生)。當利用RNF方法時，利用由SCALP提供的CT值。詳言之，由RNF量測的應力分佈經力平衡且校準至由SCALP量測提供的CT值。標題為「Systems and methods for measuring a profile characteristic of a glass sample」之美國專利第8,854,623號中描述RNF方法，該專利以全文引用方式併入本文中。詳言之，RNF方法包括相鄰於參考區塊置放基於玻璃之製品，產生以1 Hz與50 Hz之間的速率在正交極化之間切換的極化切換光束，量測極化切換光束之功率量且產生極化切換參考信號，其中正交極化中每一者的所量測功率量彼此相差50%以內。該方法進一步包括使極化切換光束透射穿過玻璃樣本及參考區塊達進入玻璃樣本中之不同深度，隨後使用中繼光學系統將所透射極化切換光束中繼至信號光偵測器，其中信號光偵測器產生極化切換偵測器信號。該方法亦包括將偵測器信號除以參考信號以形成正規化偵測器信號，及自正規化偵測器信號判定玻璃樣本之輪廓特性。
在其中玻璃製品中之應力由僅鉀離子交換產生且鉀DOL等效於DOC之一或多個實施例中，應力分佈亦可由Rostislav V. Roussev等人於2012年5月3日申請的標題為「Systems And Methods for Measuring the Stress Profile of Ion-Exchanged Glass」之美國專利申請案第13/463,322號(後文稱為「Roussev I」)中所揭示的方法來獲得，該美國專利申請案主張具有相同標題且於2011年5月25日申請的美國臨時專利申請案第61/489,800號之優先權。Roussev I揭示用於使用FSM來提取化學強化玻璃之詳細及精確應力分佈(應力隨深度變化)的方法。具體而言，用於TM及TE極化之結合光學模式之光譜係經由稜鏡耦合技術收集，且將其全部用於獲得詳細及精確TM及TE折射率分佈 n TM(z)及 n TE(z)。上文申請案之內容以全文引用方式併入本文中。藉由使用反Wentzel-Kramers-Brillouin (inverse Wentzel-Kramers-Brillouin；IWKB)方法，且將所量測模式光譜擬合至預定義函數形式(其描述折射率分佈之形狀)之數值計算光譜以及自最佳擬合獲得函數形式之參數而自模式光譜獲得的詳細折射率分佈。詳細應力分佈S(z)係藉由使用應力光學係數(stress optic coefficient；SOC)之已知值自所回收TM及TE折射率分佈之差異來計算： S(z) = [n TM(z) - n TE(z)]/SOC (2)。
歸因於SOC之較小值，在任何深度z處的雙折射性n TM(z)-n TE(z)為折射率n TM(z)及n TE(z)中任一者之小部分(典型地為大約1%)。獲得不歸因於所量測模式光譜中之雜訊而顯著畸變的應力分佈需要利用大約0.00001 RIU之精度來測定模式有效折射率。Roussev I中揭示的方法進一步包括應用於原始資料以確保用於所量測模式折射率之此高精度的技術，儘管所收集TE及TM模式光譜或模式光譜之影像中存在雜訊及/或不良對比度。此等技術包括雜訊平均法、濾波及曲線擬合以便找出相應於具有子像素解析度之模式的極值位置。
如上文所述，本文所述的玻璃製品可藉由離子交換而化學強化且展現與由已知強化玻璃展現的彼等應力分佈區分的應力分佈。在此製程中，玻璃製品之表面處或表面附近的離子由具有相同原子價或氧化狀態的較大離子置換或與其交換。在其中玻璃製品包含鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃的彼等實施例中，玻璃之表面層中的離子及較大離子為單價鹼金屬陽離子，諸如Li +(當存在於玻璃製品中時)、Na +、K +、Rb +及Cs +。替代地，表面層中的單價陽離子可使用不同於鹼金屬陽離子之單價陽離子(諸如Ag +或類似離子)置換。
離子交換製程通常藉由將玻璃製品浸沒於含有較大離子的熔融鹽浴(或兩個或兩個以上熔融鹽浴)中來進行，該等較大離子欲與玻璃製品中之較小離子交換。應注意，亦可使用水性鹽浴。另外，浴之組成可包括多於一種類型之較大離子(例如，Na+及K+)或單一較大離子。熟習此項技術者將瞭解的是，用於離子交換製程之參數包括但不限於浴組成及溫度、浸沒時間、玻璃製品於(一或多個)鹽浴中之浸沒次數、多個鹽浴之使用、另外的步驟(諸如，退火、洗滌)及類似參數，該等參數通常由玻璃製品之組成(包括製品之結構及存在的任何結晶相)及因強化操作而產生的玻璃製品之所欲DOC以及CS決定。舉例而言，玻璃製品之離子交換可藉由將玻璃製品浸沒於含有鹽的至少一個熔融浴中來達成，該浴諸如但不限於較大鹼金屬離子之硝酸鹽、硫酸鹽及氯化物。典型硝酸鹽包括KNO 3、NaNO 3、LiNO 3、NaSO 4及其組合。熔融鹽浴之溫度典型地在約380℃至多約450℃範圍內，而浸沒時間在約15分鐘至多約100小時範圍變化，此取決於玻璃厚度、浴溫度及玻璃擴散率。然而，亦可使用與上文所述之彼等者不同的溫度及浸沒時間。
在一或多個實施例中，玻璃製品可浸沒於具有約370℃至約480℃的100% NaNO 3熔融鹽浴中。在一些實施例中，玻璃基板可浸沒於包括約5%至約90% KNO 3及約10%至約95% NaNO 3之熔融混合鹽浴中。在一些實施例中，玻璃基板可浸沒於包括Na 2SO 4及NaNO 3且具有較寬溫度範圍(例如，至多約500℃)之熔融混合鹽浴中。在一或多個實施例中，玻璃製品可在浸沒於第一浴之後浸沒於第二浴中。於第二浴中之浸沒可包括浸沒於包括100% KNO 3之熔融鹽浴中歷時15分鐘至8小時。
離子交換條件可基於玻璃組成物及玻璃基板之厚度而修改。例如，具有如下文實例1中所示的標稱組成並具有0.4 mm之厚度的玻璃基板可浸沒於具有約460℃之溫度的80-100% KNO 3熔融鹽浴(餘量為NaNO 3)中歷時約10小時至約20小時之持續時間。具有約0.55 mm之厚度的相同基板可浸沒於具有約460℃之溫度的70-100% KNO 3熔融鹽浴(餘量為NaNO 3)中歷時約20小時至約40小時之持續時間。具有約0.8 mm之厚度的相同基板可浸沒於具有約460℃之溫度的60-100% KNO 3熔融鹽浴(餘量為NaNO 3)中歷時約40小時至約80小時之持續時間。
在一或多個實施例中，基於玻璃之基板可浸沒於包括NaNO 3及KNO 3(例如，49%/51%、50%/50%、51%/49%)並具有小於約420℃(例如，約400℃或約380℃)之溫度的熔融、混合鹽浴中歷時小於約5小時或甚至約4小時或更少。
離子交換條件可特製來提供在所得基於玻璃之製品之表面處或附近的應力分佈之「尖峰」或增加該應力分佈之斜率。此尖峰可由單一浴或多個浴來達成，其中該或該等浴具有單一組成或混合組成，此歸因於用於本文所述的基於玻璃之製品的玻璃組成物之獨特性質。
如第4圖所例示，一或多個實施例之玻璃製品300包括第一表面302及與第一表面相對的第二表面304，該等表面界定厚度 t。在一或多個實施例中，厚度 t可小於約3 mm、約2 mm或更小、約1.5 mm或更小、約1.1 mm或更小或1 mm或更小(例如，在以下範圍內：約0.01 mm至約1.5 mm、約0.1 mm至約1.5 mm、約0.2 mm至約1.5 mm、約0.3 mm至約1.5 mm、約0.4 mm至約1.5 mm；在以下範圍內：約0.01 mm至約1.1 mm、約0.1 mm至約1.1 mm、約0.2 mm至約1.1 mm、約0.3 mm至約1.1 mm、約0.4 mm至約1.1 mm、約0.01 mm至約1.4 mm、約0.01 mm至約1.2 mm、約0.01 mm至約1.1.1 mm、約0.01 mm至約1 mm、約0.01 mm至約0.9 mm、約0.01 mm至約0.8 mm、約0.01 mm至約0.7 mm、約0.01 mm至約0.6 mm、約0.01 mm至約0.5 mm、約0.1 mm至約0.5 mm或約0.3 mm至約0.5 mm)。
第4圖為化學強化玻璃製品300的沿其厚度330(沿x軸描繪)之應力分佈的橫截面圖解。應力之量值例示於y軸上，其中線301表示零應力。
應力分佈312包括自第一主表面302及第二主表面304中之一或兩者延伸至DOC 330之CS層315 (具有表面CS值310)，及自DOC 330延伸至製品之中心部分的CT層325 (具有CT 320)。
如本文所使用，DOC係指玻璃製品內之應力將壓縮應力變化至拉伸應力所在之深度。在DOC處，應力自正(壓縮)應力跨至負(拉伸)應力(例如，第5圖中之330)，且因此展現應力零值。
CS層具有自主表面302、304延伸至DOC 330的相關聯深度或長度317。CT層325亦具有相關聯深度或長度327 (CT區域或層)。
表面CS 310可為約150 MPa或更大或約200 MPa或更大(例如，約250 MPa或更大、約300 MPa或更大、約400 MPa或更大、約450 MPa或更大、約500 MPa或更大或約550 MPa或更大)。表面CS 310可為至多約900 MPa、至多約1000 MPa、至多約1100 MPa或至多約1200 MPa。在一或多個實施例中，表面CS 310可在以下範圍內：約150 MPa至約1200 MPa、約200 MPa至約1200 MPa、約250 MPa至約1200 MPa、約300 MPa至約1200 MPa、約350 MPa至約1200 MPa、約400 MPa至約1200 MPa、約450 MPa至約1200 MPa、約500 MPa至約1200 MPa、約200 MPa至約1100 MPa、約200 MPa至約1000 MPa、約200 MPa至約900 MPa、約200 MPa至約800 MPa、約200 MPa至約700 MPa、約200 MPa至約600 MPa、約200 MPa至約500 MPa、約300 MPa至約900 MPa或約400 MPa至600 MPa。
CT 320可為約25 MPa或更大、約50 MPa或更大、約75 MPa或更大，或約85 MPa或更大，或約100 MPa或更大(例如，約150 MPa或更大、約200 MPa或更大、250 MPa或更大或約300 MPa或更大)。在一些實施例中，CT 320可在以下範圍：約50 MPa至約400 MPa(例如，約75 MPa至約400 MPa、約100 MPa至約400 MPa、約150 MPa至約400 MPa、約50 MPa至約350 MPa、約50 MPa至約300 MPa、約50 MPa至約250 MPa、約50 MPa至約200 MPa、約100 MPa至約400 MPa、約100 MPa至約300 MPa、約150 MPa至約250 MPa)。如本文所使用，CT為玻璃製品中中心張力之最大量值。
應注意，表面CS 310及CT 320之任一或多者可取決於玻璃製品之厚度。例如，具有約0.8 mm之厚度的玻璃製品可具有約100 MPa或更大之CT。在一或多個實施例中，具有約0.4 mm之厚度的玻璃製品可具有約130 MPa或更大之CT。在一些實施例中，CT可以玻璃製品之厚度 t來表示。例如，在一或多個實施例中，CT可為約(100 MPa)/√( t/1mm)或更大，其中 t為以mm計之厚度。在一些實施例中，CT可為約(105 MPa)/√( t/1mm)或更大、(110 MPa)/√( t/1mm)或更大、(115 MPa)/√( t/1mm)或更大、(120 MPa)/√( t/1mm)或更大或(125 MPa)/√( t/1mm)或更大。
CT 320可定位在以下範圍：約0.3• t至約0.7• t、約0.4• t至約0.6• t或約0.45• t至約0.55• t。應注意，表面CS 310及CT 320之任一或多者可取決於基於玻璃之製品之厚度。例如，具有約0.8 mm之厚度的基於玻璃之製品可具有約75 MPa或更小之CT。當基於玻璃之製品之厚度減小時，CT可增加。換言之，CT隨厚度減小而增加(或在基於玻璃之製品變得更薄時增加)。
玻璃製品之楊氏模數可影響本文所述的強化玻璃製品之CT。具體而言，在玻璃製品之楊氏模數減小時，玻璃製品可經強化以針對給定厚度具有較低CT，且仍展現本文所述的斷裂行為。例如，當將具有相對較低楊氏模數之1 mm玻璃製品與具有較高楊氏模數之另一1 mm厚玻璃製品比較時，較低楊氏模數玻璃製品可經強化至更小程度(亦即，相對較低CT值)，且仍展現與較高楊氏模數玻璃相同的斷裂行為(將具有相較於CT玻璃製品而言較高的CT)。
在一些實施例中，CT 320與表面CS之比率在以下範圍：約0.05至約1 (例如，在以下範圍：約0.05至約0.5、約0.05至約0.3、約0.05至約0.2、約0.05至約0.1、約0. 5至約0.8、約0.0.5至約1、約0.2至約0.5、約0.3至約0.5)。在已知化學強化玻璃製品中，CT 320與表面CS之比率為0.1或更小。在一些實施例中，表面CS可為CT的1.5倍(或2倍或2.5倍)或更大。在一些實施例中，表面CS可為CT的至多約20倍。
在一或多個實施例中，應力分佈312包含最大CS，其典型地為表面CS 310且可在第一表面302及第二表面304之一或兩者處發現。在一或多個實施例中，CS層或區域315沿厚度之一部分延伸至DOC 317及CT 320。在一或多個實施例中，DOC 317可為約0.1• t或更大。例如，DOC 317可為約0.12• t或更大、約0.14• t或更大、約0.15• t或更大、約0.16• t或更大、0.17• t或更大、0.18• t或更大、0.19• t或更大、0.20• t或更大、約0.21• t或更大或至多約0.25• t。在一些實施例中，DOC 317小於最大化學深度342。最大化學深度342可為約0.4• t或更大、0.5• t或更大、約55• t或更大或約0.6• t或更大。
在一或多個實施例中，基於玻璃之製品包含在約6微米至約20微米範圍內的鉀DOL。在一些實施例中，鉀DOL可表示為基於玻璃之製品之厚度 t的函數。在一或多個實施例中，鉀DOL可在以下範圍：約0.005 t至約0.05 t。在一些實施例中，鉀DOL可在以下範圍：約0.005 t至約0.05 t、約0.005 t至約0.045 t、約0.005 t至約0.04 t、約0.005 t至約0.035 t、約0.005 t至約0.03 t、約0.005 t至約0.025 t、約0.005 t至約0.02 t、約0.005 t至約0.015 t、約0.005 t至約0.01 t、約0.006 t至約0.05 t、約0.008 t至約0.05 t、約0.01 t至約0.05 t、約0.015 t至約0.05 t、約0.02 t至約0.05 t、約0.025 t至約0.05 t、約0.03 t至約0.05 t或約0.01 t至約0.02 t。
在一或多個實施例中，鉀DOL深度處的壓縮應力值可在約50 MPa至約300 MPa的範圍內。在一些實施例中，鉀DOL深度處的壓縮應力值可在以下範圍：約50 MPa至約280 MPa、約50 MPa至約260 MPa、約50 MPa至約250 MPa、約50 MPa至約240 MPa、約50 MPa至約220 MPa、約50 MPa至約200 MPa、約60 MPa至約300 MPa、約70 MPa至約300 MPa、約75 MPa至約300 MPa、約80 MPa至約300 MPa、約90 MPa至約300 MPa、約100 MPa至約300 MPa、約1100 MPa至約300 MPa、約120 MPa至約300 MPa、約130 MPa至約300 MPa或約150 MPa至約300 MPa。
在一或多個實施例中，玻璃製品展現以下組合：在約450 MPa至約600 MPa範圍內的表面CS、在約200 MPa至300 MPa範圍內的CT及在約0.4 mm至0.5 mm範圍內的厚度。在一些實施例中，玻璃製品之DOC在約0.18t至約0.21t範圍內。
在一或多個實施例中，玻璃製品展現以下組合：在約350 MPa至約450 MPa範圍內的表面CS、在約150 MPa至250 MPa範圍內的CT及在約0.4 mm至0.5 mm範圍內的厚度。在一些實施例中，玻璃製品之DOC在約0.18t至約0.21t範圍內。
在一或多個實施例中，玻璃製品展現以下最大化學深度：約0.4• t或更大、0.5• t或更大、約0.55• t或更大或約0.6• t或更大。如本文所使用，術語「化學深度」意指金屬氧化物或鹼金屬氧化物之離子(例如，金屬離子或鹼金屬離子)擴散至玻璃製品中所處的深度，及彼離子之濃度達到最低值所處的深度，如由電子探針微分析(Electron Probe Micro-Analysis；EPMA)所測定。離子為由於離子交換而擴散至化學強化玻璃製品中之離子。最大化學深度係指藉由離子交換製程交換至化學強化玻璃製品中之任何離子之最大擴散深度。例如，在具有多於一種擴散離子物種的熔融鹽浴(亦即，NaNO 3及KNO 3之熔融鹽浴)的情況下，不同離子物種可擴散至化學強化玻璃製品中之不同深度。最大化學深度為離子交換至化學強化玻璃製品中的所有離子物種之最大擴散深度。
在一或多個實施例中，應力分佈312可描述為類似拋物線之形狀。在一些實施例中，沿基於玻璃之製品中展現拉伸應力之區域或深度的應力分佈展現類似拋物線之形狀。在一或多個特定實施例中，應力分佈312不含平坦應力(亦即，壓縮或拉伸)部分或展現實質上恆定應力(亦即，壓縮或拉伸)之部分。在一些實施例中，CT區域展現實質上不含平坦應力或不含實質上恆定應力之應力分佈。在一或多個實施例中，應力分佈312中介於約0• t至多約0.2• t的厚度範圍與大於0.8• t的厚度範圍(或約0• t至約0.3• t的厚度範圍與大於0.7• t的厚度範圍)之間的所有點包含小於約-0.1 MPa/微米或大於約0.1 MPa/微米的正切。在一些實施例中，正切可小於約-0.2 MPa/微米或大於約0.2 MPa/微米。在一些更特定實施例中，正切可小於約-0.3 MPa/微米或大於約0.3 MPa/微米。在甚至更特定實施例中，正切可小於約-0.5 MPa/微米或大於約0.5 MPa/微米。換言之，沿此等厚度範圍(亦即，0• t至多約2• t及大於0.8• t，或約0• t至約0.3• t及0.7• t或更大)之一或多個實施例之應力分佈排除具有正切之點，如本文所述。在不受理論約束的情況下，已知誤差函數或準線性應力分佈具有沿此等厚度範圍(亦即，約0• t至多約2• t及大於0.8• t，或約0• t至約0.3• t及0.7• t或更大)之點，該等點具有在以下範圍的正切：約-0.1 MPa/微米至約0.1 MPa/微米、約-0.2 MPa/微米至約0.2 MPa/微米、約-0.3 MPa/微米至約0.3 MPa/微米或約-0.5 MPa/微米至約0.5 MPa/微米(指示沿此等厚度範圍的平坦或零斜率應力分佈，如第3圖220所示)。本揭示內容之一或多個實施例的基於玻璃之製品不展現沿此等厚度範圍具有平坦或零斜率應力分佈之此種應力分佈，如第4圖所示。
在一或多個實施例中，基於玻璃之製品展現在約0.1• t至0.3• t及約0.7• t至0.9• t之厚度範圍包含最大正切及最小正切的應力分佈。在一些情況下，最大正切與最小正切之間的差異約3.5 MPa/微米或更小、約3 MPa/微米或更小、約2.5 MPa/微米或更小或約2 MPa/微米或更小。
在一或多個實施例中，基於玻璃之製品包括應力分佈312，該應力分佈實質上不含在深度方向上延伸或沿基於玻璃之製品之厚度 t的至少一部分延伸的任何線性段。換言之，應力分佈312實質上沿厚度 t連續增加或減小。在一些實施例中，應力分佈實質上在具有約10微米或更多、約50微米或更多，或約100微米或更多，或約200微米或更多的長度之深度方向上不含任何線性段。如本文所使用，術語「線性」係指沿線性段具有小於約5 MPa/微米或小於約2 MPa/微米之量值的斜率。在一些實施例中，應力分佈中在深度方向上實質上不含任何線性段之一或多個部分在基於玻璃之製品內自第一表面或第二表面之一或兩者約5微米或更大(例如，10微米或更大或15微米或更大)的深度處存在。例如，沿自第一表面約0微米至小於約5微米之深度，應力分佈可包括線性段，但自第一表面約5微米或更大之深度，應力分佈可實質上不含線性段。
在一些實施例中，應力分佈可在約0 t至多約0.1 t之深度處包括線性段，且可在約0.1 t至約0.4 t之深度處實質上不含線性段。在一些實施例中，在約0 t至約0.1 t厚度範圍內的應力分佈可具有在約20 MPa/微米至約200 MPa/微米範圍內的斜率。如將在本文所述的，此等實施例可使用單一離子交換製程形成，藉由該單一離子交換製程，浴包括兩種或兩種以上鹼性鹽或為混合鹼性鹽浴；或使用多個(例如，2個或2個以上)離子交換製程來形成。
在一或多個實施例中，基於玻璃之製品可就沿CT區域(第4圖中之327)的應力分佈形狀而言來描述。例如，在一些實施例中，沿CT區域(應力處於張力)之應力分佈可藉由方程式近似。在一些實施例中，沿CT區域之應力分佈可藉由方程式(1)近似： 應力(x) = MaxT – (((CT n• (n+1))/0.5 n)•|(x/t)-0.5| n) (1) 在方程式(1)中，應力(x)為位置x處之應力值。此處，應力為正(張力)。在方程式(1)中，MaxT為最大張力值且CT n為n處之張力值且小於或等於MaxT。MaxT及CT n兩者為正值(MPa)。值x為沿以微米計的範圍為0至t的厚度(t)之位置；x = 0為一個表面(第4圖中之302)，x = 0.5t為基於玻璃之製品之中心，應力(x) = MaxCT，且x = t為相反表面(第4圖中之304)。用於方程式(1)之MaxT等效於CT，其可小於約71.5/√( t)。在一些實施例中，用於方程式(1)之MaxT可在以下範圍：約50 MPa至約80 MPa(例如，約60 MPa至約80 MPa、約70 MPa至約80 MPa、約50 MPa至約75 MPa、約50 MPa至約70 MPa或約50 MPa至約65 MPa)，且n為1.5至5 (例如，2至4、2至3或1.8至2.2)或約1.5至約2之擬合參數。在一或多個實施例中，n = 2可提供拋物線應力分佈，由n = 2導出的指數提供具有近拋物線應力分佈之應力分佈。第5圖為例示根據本揭示內容之一或多個實施例的各種應力分佈之圖表，該等應力分佈基於擬合參數n之變化。
在一或多個實施例中，CTn可小於MaxT，其中在基於玻璃之製品之一或兩個主表面上存在壓縮應力尖峰。在一或多個實施例中，當基於玻璃之製品之一或兩個主表面上不存在壓縮應力尖峰時，CTn等於MaxT。
在一些實施例中，應力分佈可由熱處理來修改。在此等實施例中，熱處理可發生在任何離子交換製程之前，離子交換製程之間或所有離子交換製程之後。在一些實施例中，熱處理可引起表面處或附近的應力分佈之斜率減少。在一些實施例中，在表面處意欲較陡或較大斜率的情況下，可利用熱處理之後的離子交換製程來提供表面處或附近的應力分佈之「尖峰」或斜率增加。
在一或多個實施例中，應力分佈312歸因於沿厚度之一部分變化的金屬氧化物之非零濃度而產生。濃度變化可在本文中稱為梯度。在一些實施例中，金屬氧化物之濃度為非零的且有所變化，皆沿約0• t至約0.3• t之厚度範圍。在一些實施例中，金屬氧化物之濃度為沿約0• t至約0.35• t、約0• t至約0.4• t、約0• t至約0.45• t或約0• t至約0.48• t之厚度範圍為非零的且有所變化。金屬氧化物可描述為在基於玻璃之製品中產生應力。濃度變化可沿上文提及的厚度範圍為連續的。濃度變化可包括沿約100微米之厚度段的約0.2 mol%之金屬氧化物濃度變化。此變化可藉由此項技術中已知的方法(微探針)來量測，如實例1所示。濃度非零且沿厚度之一部分變化的金屬氧化物可描述為在基於玻璃之製品中產生應力。
濃度變化可沿上文提及的厚度範圍為連續的。在一些實施例中，濃度變化可沿約10微米至約30微米範圍內的厚度段為連續的。在一些實施例中，金屬氧化物之濃度自第一表面至第一表面與第二表面之間的一點減小，且自該點至第二表面增加。
金屬氧化物之濃度可包括多於一種金屬氧化物(例如，Na 2O及K 2O之組合)。在一些實施例中，在利用兩種金屬氧化物的情況下且在離子之半徑彼此有所不同的情況下，在淺深度處，具有較大半徑的離子之濃度大於具有較小半徑的離子之濃度，而在較深深度處，具有較小半徑的離子之濃度大於具有較大半徑的離子之濃度。例如，在含單一Na+及K+之浴用於離子交換製程的情況下，在較淺深度處，基於玻璃之製品中K+離子之濃度大於Na+離子之濃度，而在較深深度處，Na+之濃度大於K+離子之濃度。此部分地歸因於離子之大小。在此等基於玻璃之製品中，表面處或附近之區域包含較大CS，此歸因於表面處或附近的較大量的較大離子(亦即，K+離子)。此較大CS可藉由在表面處或附近具有較陡斜率之應力分佈(亦即，表面處之應力分佈的尖峰)而展現。
一或多種金屬氧化物之濃度梯度或變化藉由化學強化基於玻璃之基板而產生，如本文先前所述，其中基於玻璃之基板中的複數個第一金屬離子與複數個第二金屬離子交換。第一離子可為鋰、鈉、鉀及銣之離子。第二金屬離子可為鈉、鉀、銣及銫中一者之離子，其限制條件為第二鹼金屬離子具有大於第一鹼金屬離子之離子半徑的離子半徑。第二金屬離子以其氧化物形式(例如，Na 2O、K 2O、Rb 2O、Cs 2O 或其組合)存在於基於玻璃之基板中。
在一或多個實施例中，金屬氧化物濃度梯度延伸穿過基於玻璃之製品之厚度 t的一實質部分或全部厚度 t(包括CT層327)。在一或多個實施例中，金屬氧化物之濃度在CT層327中為約0.5 mol%或更大。在一些實施例中，金屬氧化物之濃度可沿基於玻璃之製品之全部厚度為約0.5 mol%或更大(例如，約1 mol%或更大)，且在第一表面302及/或第二表面304處最大並實質上恆定地減小至第一表面302與第二表面304之間的一點。在彼點處，金屬氧化物之濃度沿全部厚度 t為最小；然而，彼點處之濃度亦為非零的。換言之，彼特定金屬氧化物之非零濃度沿厚度 t之一實質部分(如本文所述)或全部厚度 t延伸。在一些實施例中，特定金屬氧化物之最低濃度處於CT層327中。基於玻璃之製品中特定金屬氧化物之總濃度可在約1 mol%至約20 mol%範圍內。
在一或多個實施例中，基於玻璃之製品包括第一金屬氧化物濃度及第二金屬氧化物濃度，以使得第一金屬氧化物濃度沿約0t至約0.5t之第一厚度範圍在約0 mol%至約15 mol%範圍內，且第二金屬氧化物濃度在約0微米至約25微米(或約0微米至約12微米)之第二厚度範圍在約0 mol%至約10 mol%範圍內；然而，第一金屬氧化物及第二金屬氧化物中一或兩者之濃度沿基於玻璃之製品之一實質部分或全部厚度為非零的。基於玻璃之製品可包括可選的第三金屬氧化物濃度。第一金屬氧化物可包括Na 2O，而第二金屬氧化物可包括K 2O。
金屬氧化物之濃度可自基於玻璃之製品於改質來包括金屬氧化物之濃度梯度之前的此種金屬氧化物之基線量判定。
在一些實施例中，應力分佈可由熱處理來修改。在此等實施例中，熱處理可發生在任何離子交換製程之前，離子交換製程之間或所有離子交換製程之後。在一些實施例中，熱處理可引起表面處或附近的應力分佈之斜率減少。在一些實施例中，在表面處意欲較陡或較大斜率的情況下，可利用熱處理之後的離子交換製程來提供表面處或附近的應力分佈之「尖峰」或斜率增加。
在一或多個實施例中，應力分佈312歸因於沿厚度之一部分變化的金屬氧化物之非零濃度而產生。濃度變化可在本文中稱為梯度。在一些實施例中，金屬氧化物之濃度為非零的且有所變化，皆沿約0• t至約0.3• t之厚度範圍。在一些實施例中，金屬氧化物之濃度為沿約0• t至約0.35• t、約0• t至約0.4• t、約0• t至約0.45• t或約0• t至約0.48• t之厚度範圍為非零的且有所變化。金屬氧化物可描述為在基於玻璃之製品中產生應力。濃度變化可沿上文提及的厚度範圍為連續的。濃度變化可包括沿約100微米之厚度段的約0.2 mol%之金屬氧化物濃度變化。此變化可藉由此項技術中已知的方法(微探針)來量測，如實例1所示。濃度非零且沿厚度之一部分變化的金屬氧化物可描述為在基於玻璃之製品中產生應力。
濃度變化可沿上文提及的厚度範圍為連續的。在一些實施例中，濃度變化可沿約10微米至約30微米範圍內的厚度段為連續的。在一些實施例中，金屬氧化物之濃度自第一表面至第一表面與第二表面之間的一點減小，且自該點至第二表面增加。
金屬氧化物之濃度可包括多於一種金屬氧化物(例如，Na 2O及K 2O之組合)。在一些實施例中，在利用兩種金屬氧化物的情況下且在離子之半徑彼此有所不同的情況下，在淺深度處，具有較大半徑的離子之濃度大於具有較小半徑的離子之濃度，而在較深深度處，具有較小半徑的離子之濃度大於具有較大半徑的離子之濃度。例如，在含單一Na+及K+之浴用於離子交換製程的情況下，在較淺深度處，基於玻璃之製品中K+離子之濃度大於Na+離子之濃度，而在較深深度處，Na+之濃度大於K+離子之濃度。此部分地歸因於離子之大小。在此等基於玻璃之製品中，表面處或附近之區域包含較大CS，此歸因於表面處或附近的較大量的較大離子(亦即，K+離子)。此較大CS可藉由在表面處或附近具有較陡斜率之應力分佈(亦即，表面處之應力分佈的尖峰)而展現。
一或多種金屬氧化物之濃度梯度或變化藉由化學強化基於玻璃之基板而產生，如本文先前所述，其中基於玻璃之基板中的複數個第一金屬離子與複數個第二金屬離子交換。第一離子可為鋰、鈉、鉀及銣之離子。第二金屬離子可為鈉、鉀、銣及銫中一者之離子，其限制條件為第二鹼金屬離子具有大於第一鹼金屬離子之離子半徑的離子半徑。第二金屬離子以其氧化物形式(例如，Na 2O、K 2O、Rb 2O、Cs 2O或其組合)存在於基於玻璃之基板中。
在一或多個實施例中，金屬氧化物濃度梯度延伸穿過基於玻璃之製品之厚度 t的一實質部分或全部厚度 t(包括CT層327)。在一或多個實施例中，金屬氧化物之濃度在CT層327中為約0.5 mol%或更大。在一些實施例中，金屬氧化物之濃度可沿基於玻璃之製品之全部厚度為約0.5 mol%或更大(例如，約1 mol%或更大)，且在第一表面302及/或第二表面304處最大並實質上恆定地減小至第一表面302與第二表面304之間的一點。在彼點處，金屬氧化物之濃度沿全部厚度 t為最小；然而，彼點處之濃度亦為非零的。換言之，彼特定金屬氧化物之非零濃度沿厚度 t之一實質部分(如本文所述)或全部厚度 t延伸。在一些實施例中，特定金屬氧化物之最低濃度處於CT層327中。基於玻璃之製品中特定金屬氧化物之總濃度可在約1 mol%至約20 mol%範圍內。
在一或多個實施例中，基於玻璃之製品包括第一金屬氧化物濃度及第二金屬氧化物濃度，以使得第一金屬氧化物濃度沿約0t至約0.5t之第一厚度範圍在約0 mol%至約15 mol%範圍內，且第二金屬氧化物濃度在約0微米至約25微米(或約0微米至約12微米)之第二厚度範圍在約0 mol%至約10 mol%範圍內；然而，第一金屬氧化物及第二金屬氧化物中一或兩者之濃度沿基於玻璃之製品之一實質部分或全部厚度為非零的。基於玻璃之製品可包括可選的第三金屬氧化物濃度。第一金屬氧化物可包括Na 2O，而第二金屬氧化物可包括K 2O。
金屬氧化物之濃度可自玻璃製品於改質來包括金屬氧化物之濃度梯度之前的此種金屬氧化物之基線量判定。
本文所述的玻璃製品可展現在大於15 J/m 2或更大(例如，約15 J/m 2至約50 J/m 2)範圍內的儲存拉伸能量。例如，在一些實施例中，儲存拉伸能量可在約20 J/m 2至約150 J/m 2範圍內。在一些情況下，儲存拉伸能量可在以下範圍：約25 J/m 2至約150 J/m 2、約30 J/m 2至約150 J/m 2、約35 J/m 2至約150 J/m 2、約40 J/m 2至約150 J/m 2、約45 J/m 2至約150 J/m 2、約50 J/m 2至約150 J/m 2、約55 J/m 2至約150 J/m 2、約60 J/m 2至約150 J/m 2、約65 J/m 2至約150 J/m 2、約25 J/m 2至約140 J/m 2、約25 J/m 2至約130 J/m 2、約25 J/m 2至約120 J/m 2、約25 J/m 2至約110 J/m 2、約30 J/m 2至約140 J/m 2、約35 J/m 2至約130 J/m 2、約40 J/m 2至約120 J/m 2或約40 J/m 2至約100 J/m 2。一或多個實施例之基於熱強化及化學強化玻璃之製品可展現約40 J/m 2或更大、約45 J/m 2或更大、約50 J/m 2或更大、約60 J/m 2或更大或約70 J/m 2或更大之儲存拉伸能量。
儲存拉伸能量係使用以下方程式(2)來計算： 儲存拉伸能量 (J/m 2) = [1-n]/E ∫s^2dt (2) 其中n為帕松比，E為楊氏模數且僅對拉伸區域計算積分值。方程式(2)描述於Suresh T. Gulati, Frangibility of Tempered Soda-Lime Glass Sheet, GLASS PROCESSING DAYS, 第五屆建築及汽車玻璃國際會議(The Fifth International Conference on Architectural and Automotive Glass)，1997年9月13-15日，如方程式編號4。
一些實施例之玻璃製品展現如藉由裝置掉落測試或組件級測試所證明的優異機械效能，如相較於已知強化玻璃製品而言。在一或多個實施例中，玻璃製品在經受研磨環對環(abraded ring-on-ring；AROR)測試時展現改善的表面強度。材料之強度係定義為斷裂發生時的應力。AROR試驗為用於測試平坦玻璃試樣之表面強度量測法，且標題為「Standard Test Method for Monotonic Equibiaxial Flexural Strength of Advanced Ceramics at Ambient Temperature」的ASTM C1499-09 (2013)充當用於本文所述的環對環研磨ROR試驗方法之基礎。ASTM C1499-09之內容以全文引用方式併入本文。在一個實施例中，玻璃試樣在環對環測試之前利用90粒碳化矽(SiC)粒子研磨，該等粒子使用標題為「Standard Test Methods for Strength of Glass by Flexure (Determination of Modulus of Rupture)」的ASTM C158-02 (2012)中標題為「abrasion Procedures」之附錄A2中所述的方法及設備來遞送至玻璃樣本。詳言之，ASTM C158-02之內容及附錄2之內容以全文引用方式併入本文。
在環對環測試之前，如ASTM C158-02附錄2所述使用ASTM C158-02之第A2.1圖所示的設備來研磨玻璃製品之表面以正規化及/或控制樣本之表面缺陷條件。典型地使用304 kPa (44 psi)之空氣壓力以15 psi或更大之載荷或壓力將磨料材料噴砂至玻璃製品之表面110。在一些實施例中，磨料材料可以20 psi、25 psi或甚至45 psi之載荷噴砂至表面110上。在建立空氣流之後，將5 cm 3之磨料材料傾倒至漏斗中，且在引入磨料材料之後將樣本噴砂5秒。
對環對環試驗而言，如第5圖所示的具有至少一個研磨表面之玻璃製品係置放於具有不同大小的兩個同心環之間，以判定等雙軸撓曲強度或破裂載荷(亦即，當經受兩個同心環之間的撓曲時材料能夠維持的最大應力)，亦如第5圖所示。在研磨環對環組態10中，研磨玻璃製品110藉由具有直徑D2之支撐環120支撐。藉由荷重元(未展示)，由具有直徑D1之裝載環130向玻璃製品之表面施加力F。
裝載環及支撐環之直徑比D1/D2可在約0.2至約0.5範圍內。在一些實施例中，D1/D2為約0.5。裝載環130及支撐環120應同心對準至支撐環直徑D2之0.5%內。用於測試的荷重元應精確至選定範圍內的任何載荷的±1%內。在一些實施例中，在23±2℃之溫度及40±10%之相對濕度下進行測試。
針對夾具設計，裝載環430之突出表面之半徑r，h/2≤r≤3h/2，其中h為玻璃製品110之厚度。裝載環130及支撐環120典型地由具有HRc ＞ 40之硬度的硬化鋼製成。ROR夾具為可商購的。
ROR試驗之所欲破裂機制將觀察到起源於裝載環130內之表面130a的玻璃製品110之斷裂。自資料分析省略在此區域外部—亦即，裝載環130與支撐環120之間—發生的破裂。然而，歸因於玻璃製品110之薄度及高強度，有時觀察到超過試樣厚度h之½大的偏轉。觀察到起源於裝載環130之下的高破裂百分比並非不常見。無法在不知曉環內部及下方的應力發展(經由應變計分析收集)及每一試樣中破裂起源的情況下精確地計算應力。AROR測試因此集中在破裂時的峰值載荷，如所量測回應。
玻璃製品之強度取決於表面瑕疵之存在。然而，給定大小的瑕疵存在的可能性無法精確預測，因為玻璃之強度本質上為統計學的。機率分佈可因此通常用作所獲得資料之統計學表示。
在一些實施例中，本文所述的強化玻璃製品展現20 kgf或更大及至多約45 kgf之等雙軸撓曲強度或破裂載荷，如藉由AROR測試，使用25 psi或甚至45 psi之載荷來研磨表面所測定。在其他實施方案中，表面強度為至少25 kgf，且在其他實施例中為至少30 kgf。
在一些實施例中，強化玻璃製品可展現改善的掉落效能。如本文所使用，掉落效能係藉由將玻璃製品組裝至行動電話裝置來評估。在一些情況下，許多玻璃製品可組裝至相同的行動電話裝置且同等地進行測試。隨後使組裝有玻璃製品之行動電話裝置掉落於研磨紙(可包括Al 2O 3粒子或其他磨擦物)上用於以50 cm之高度開始的連續掉落。由於每一樣本自一高度掉落中倖存，再次自增加的高度使具有樣本之行動電話裝置掉落直至玻璃製品斷裂，在此點，彼樣本之破裂高度係記錄為最大破裂高度。
在一些實施例中，當具有約1 mm之厚度時，玻璃製品展現約100 cm或更大之最大破裂高度。在一些實施例中，在約1 mm之厚度處，玻璃製品展現約120 cm或更大、約140 cm或更大、約150 cm或更大、約160 cm或更大、約180 cm或更大或約200 cm或更大之最大破裂高度。一或多個實施例之玻璃製品在破裂高度處失敗之後展現切斷斷裂模式。切斷斷裂圖案包括展現本文所述的縱橫比。
在一或多個實施例中，本文的玻璃製品展現斷裂行為，以使得當玻璃製品直接地黏結至基板(亦即，顯示單元)時，在玻璃製品斷裂之後，50%或更多之裂紋為表面下裂紋(其中裂紋僅部分地延伸穿過厚度且在表面下方停止)。例如，在一些情況下，裂紋可部分地延伸穿過玻璃製品之厚度t，例如自0.05t至0.95t。玻璃製品中僅部分地延伸穿過厚度t之裂紋百分比可為50%或更大、60%或更大、70%或更大、80%或更大或90%或更大。
在一些實施例中，本文所述的基於強化玻璃之製品可就砂紙上倒置球(inverted ball on sandpaper；IBoS)試驗中之效能來描述。IBoS試驗為模擬歸因於破壞引入加彎曲的破裂之主要機制的動態組件級試驗，該彎曲典型地在用於行動電子裝置或手持式電子裝置的基於玻璃之製品中發生，如第6圖示意所示。在現場，破壞引入(第7圖中之a)發生在基於玻璃之製品之頂部表面上。斷裂起始於基於玻璃之製品之頂部表面上且破壞或穿透基於玻璃之製品(第7圖中之b)，或斷裂由頂部表面上之彎曲或由基於玻璃之製品之內部部分傳播(第7圖中之c)。IBoS試驗係設計來同時向玻璃之表面引入破壞且在動態載荷下施加彎曲。在一些情況下，當基於玻璃之製品包括壓縮應力時，該基於玻璃之製品比相同的基於玻璃之製品不包括壓縮應力之情況展現改善的掉落效能。
第6圖示意地展示IBoS試驗設備。設備500包括試驗台510及球530。球530為剛性或實心球，諸如，例如不銹鋼球或類似物。在一個實施例中，球530為具有10 mm之直徑的4.2公克不銹鋼球。自預定高度 h使球530直接地掉落於基於玻璃之製品樣本518上。試驗台510包括實心基座512，該實心基座包含硬的、剛性材料，諸如花岡岩或類似物。表面上安置有磨料材料之片材514係置放於實心基座512之上表面上以使得具有磨料材料之表面面向上。在一些實施例中，片材514為具有30粒表面之砂紙，且在其他實施方案中，為具有180粒表面之砂紙。基於玻璃之製品樣本518藉由樣本固持器515在片材514上方固持於適當位置中，以使得氣隙516存在於基於玻璃之製品樣本518與片材514之間。片材514與基於玻璃之製品樣本518之間的氣隙516允許基於玻璃之製品樣本518在藉由球530衝擊時彎曲且彎曲至片材514之磨料表面上。在一個實施例中，跨於所有拐角夾緊基於玻璃之製品樣本218以便將所含的彎曲僅保持至球衝擊之點且確保可重複性。在一些實施例中，樣本固持器514及試驗台510經調適以容納至多約2 mm之樣本厚度。氣隙516在約50 μm至約100 μm範圍內。氣隙516經調適來針對材料剛度(楊氏模數，Emod)之差異而調整，且亦包括樣本之楊氏模數及厚度。黏著劑膠帶520可用於覆蓋基於玻璃之製品樣本之上表面以便收集基於玻璃之製品樣本518在球530之衝擊時的斷裂事件中之碎片。
各種材料可用作磨料表面。在一個特定實施例中，磨料表面為砂紙，諸如碳化矽或氧化鋁砂紙、工程砂紙或熟習此項技術者已知用於獲得可比較硬度及/或銳度的任何磨料材料。在一些實施例中，可使用具有30粒之砂紙，因為其具有比混凝土或瀝青更一致的表面形貌，及產生所欲等級試樣表面破壞之粒度及銳度。
在一個態樣中，第8圖中展示使用上文所述的設備500進行IBoS試驗之方法600。在步驟610中，將基於玻璃之製品樣本(第6圖中之218)置放於先前所述的試驗台510中，且緊固在樣本固持器515中以使得在基於玻璃之製品樣本518與具有磨料表面之片材514之間形成氣隙516。方法600推定：具有磨料表面之片材514已置放於試驗台510中。然而，在一些實施例中，方法可包括將片材514置放於試驗台510中，以使得具有磨料材料之表面面向上。在一些實施例中(步驟610a)，將黏著劑膠帶520施加至基於玻璃之製品樣本518之上表面，之後將基於玻璃之製品樣本518緊固於樣本固持器510中。
在步驟620中，具有預定質量及大小的實心球530自預定高度 h掉落至基於玻璃之製品樣本518之上表面上，以使得球530在上表面之大致中心處(亦即，中心之1 mm內，或3 mm內，或5 mm內，或10 mm內)衝擊上表面(或附著至上表面之黏著劑膠帶520)。在步驟620之衝擊之後，測定對基於玻璃之製品樣本518之破壞程度(步驟630)。此處，如上文先前所述，術語「斷裂」意指當基板掉落或由物體衝擊時，裂紋跨於基板之全部厚度及/或全部表面傳播。
在方法600中，具有磨料表面之片材518可在每次掉落之後更換以便避免「老化」效應，該等效應已在其他類型(例如，混凝土或瀝青)之掉落試驗表面之重複使用中觀察到。
典型地將各種預定掉落高度 h及增量用於方法600中。試驗可例如利用最小掉落高度來開始(例如，約10-20 cm)。隨後可針對連續掉落以設定增量或可變增量來增加高度。一旦基於玻璃之製品樣本518碎裂或斷裂，即停止方法600中之所述試驗(步驟631)。替代地，若掉落高度 h達到最大掉落高度(例如，約100 cm)而無斷裂，亦可停止方法300之掉落試驗，或可在最大高度處重複步驟620直至斷裂發生。
在一些實施例中，方法600之IBoS試驗僅在每一基於玻璃之製品樣本518上、在每一預定高度 h處進行一次。然而，在其他實施方案中，每一樣本可在每一高度經受多次試驗。
若基於玻璃之製品樣本518之斷裂已發生(第7圖中之步驟631)，則結束根據方法600之IBoS試驗(步驟640)。若沒有觀察到由預定掉落高度處掉落的球引起的斷裂(步驟632)，則將掉落高度增加預定增量(步驟634)——諸如，例如，5 cm、10 cm或20 cm——且重複步驟620及630直至觀察到樣本斷裂(631)或達到最大試驗高度(636)而無樣本斷裂。當達到步驟631或636，結束根據方法600之試驗。
當經受如上所述的砂紙上倒置球(inverted ball on sandpaper；IBoS)試驗時，本文所述的基於玻璃之製品之實施例在球自100 cm高度掉落至玻璃之表面上時具有至少約60%倖存率。例如，基於玻璃之製品係描述為在自給定高度掉落時，當五個相等(或幾乎相等)樣本(亦即，具有大致相同組成且當經強化時，大致相同的壓縮應力及壓縮深度或壓縮應力層深度，如本文所述)中之三者在自規定高度(此處為100 cm)掉落時自IBoS掉落試驗倖存而無斷裂時具有60%倖存率。在其他實施方案中，經強化的基於玻璃之製品之100 cm IBoS試驗中的倖存率為至少約70%，在其他實施方案中，為至少約80%，且在其他實施例中，為至少約90%。在其他實施方案中，在IBoS試驗中自100 cm之高度掉落的經強化的基於玻璃之製品之倖存率為至少約60%，在其他實施方案中，為至少約70%，在其他實施例中，為至少約80%，且在其他實施方案中，為至少約90%。在一或多個實施例中，在IBoS試驗中自150 cm之高度掉落的經強化的基於玻璃之製品之倖存率為至少約60%，在其他實施方案中，為至少約70%，在其他實施例中，為至少約80%，且在其他實施方案中，為至少約90%。
為測定基於玻璃之製品在使用上文所述的IBoS試驗方法及設備自預定高度掉落時的可倖存率，測試基於玻璃之製品之至少五個相等(或幾乎相等)樣本(亦即，具有大致相同組成，且若經強化，則大致相同壓縮應力及壓縮深度或層深度)，儘管可使更大數量(例如，10個、20個、30個等)之樣本經受測試來提高試驗結果之置信水平。每一樣本自預定高度(例如，100 cm或150 cm)掉落單次，或替代地，自漸進更高的高度掉落而無斷裂直至達到預定高度，且視覺(亦即，利用肉眼)檢查斷裂之跡象(跨於樣本之全部厚度及/或全部表面的裂紋形成及傳播)。若在自預定高度掉落之後未觀察到斷裂，則認為樣本得以「倖存」，且若當樣本自小於或等於預定高度之高度掉落時觀察到斷裂，則認為樣本「失敗」(或「未倖存」)。可倖存率係測定為自掉落試驗倖存的樣本群體百分比。例如，若一組10個樣本中的7個樣本在自預定高度掉落時不斷裂，則玻璃之可倖存率將為70%。
在一或多個實施例中，玻璃製品展現較低延遲斷裂率(亦即，玻璃製品在斷裂時快速斷裂或甚至立即斷裂)。在一些實施例中，此種斷裂率可歸結於深的DOC及高CT位準。具體而言，在誘導斷裂或破裂發生的對玻璃製品之傷害之後，存在玻璃製品將自發碎裂的較低機率。在一或多個實施例中，當玻璃製品斷裂時，該玻璃製品在衝擊之後的2或1秒或更少內斷裂成複數個碎片，如藉由「易碎性試驗」所量測，如Z. Tang等人， Automated Apparatus for Measuring the Frangibility and Fragmentation of Strengthened Glass, Experimental Mechanics (2014) 54:903-912中所述。易碎性試驗利用50 mm之針頭掉落高度及具有碳化鎢尖端之針頭(可以商標TOSCO®及製造商識別號#13-378購自Fisher Scientific Industries，具有60度球錐形尖端)，該針頭具有40 g之重量。在一些實施例中，初級斷裂(或肉眼可見的產生2個碎片的第一斷裂)在引起玻璃製品斷裂的衝擊之後立即發生或在零秒或0.1秒內發生。在一或多個實施例中，在本文所述的時段內發生初級斷裂之機率約90%或更大，如藉由易碎性試驗所量測。在一些實施例中，次級斷裂在5秒或更少(例如，4秒或更少、3秒或更少、2秒或更少或約1秒或更少)時間內發生。如本文所使用，「次級斷裂」意指在初級斷裂之後發生的斷裂。在一或多個實施例中，在本文所述的時段內發生一或多次次級斷裂之機率約90%或更大，如藉由易碎性試驗所量測。
在一或多個實施例中，在斷裂時，玻璃製品彈出比藉由當前用於行動電子裝置上的已知玻璃製品所展現的更少及更小碎片，該等碎片潛在地受到使用者之關注。如本文所使用，術語「彈出」或「彈出的」係指在玻璃製品斷裂之後自碎片於玻璃製品中之原始位置或原始佈置移動的碎片。在一些實施例中，在玻璃製品斷裂且形成複數個碎片之後，彈出複數個碎片之約10%或更小(例如，約8%或更小、約6%或更小或約5%或更小)。在一些實施例中，在玻璃製品斷裂且形成複數個碎片之後，複數個碎片之彈出部分之約50%或更多具有小於0.5 mm之最大尺寸。在一些實施例中，彈出碎片之數量或量可關於斷裂前後之玻璃製品以重量計來特性化。例如，斷裂之前的玻璃製品之重量(包括斷裂之後複數個碎片之彈出部分及碎片之非彈出部分的總重量)與碎片之非彈出部分之重量之間的差異可為衝擊之前的重量之小於約1%或更小。在一些情況下，斷裂之前的玻璃製品之重量(包括斷裂之後的複數個碎片之彈出部分及碎片之非彈出部分的總重量)與碎片之非彈出部分之重量之間的差異可小於約0.0005 g (例如，0.0004 g或更小、0.0003 g或更小、0.0002 g或更小或0.0001 g或更小)。
在一或多個實施例中，玻璃製品展現跨於玻璃製品之表面及體積的呈更均勻模式之高切割程度。在一些實施例中，在玻璃製品具有非均勻厚度(亦即，經成形以具有三維或2.5維形狀)的情況下，展現此高切割程度及均勻性。在不受理論約束的情況下，此舉賦能玻璃製品之最薄部分得以強化至足夠程度，而無需使玻璃製品之一些部分展現易碎性而其他部分為不易碎的，如當前工業標準中所定義。
在一或多個實施例中，玻璃製品(直接地黏結至基板，亦即，顯示單元)在斷裂之後展現一霧度，此歸因於緻密斷裂模式。可讀取性取決於檢視角度及基於玻璃之製品之厚度。在相對玻璃製品之主表面為90度的檢視角度或在法向入射處，斷裂玻璃製品展現低霧度以使得下伏影像或文字對肉眼可見。在相對玻璃製品之主表面為70度或更小的檢視角度(或遠離法向入射30度或更大)處，斷裂玻璃製品展現一霧度，其阻止下伏影像或文字對肉眼可見。應理解，當玻璃製品之碎片仍保持在一起或當碎片之小於10%自玻璃製品彈出時，存在此種霧度。在不受理論約束的情況下，咸信玻璃製品在斷裂之後可提供私密螢幕功能性，此歸因於玻璃製品在90度處之低霧度及在較小檢視角度處之高霧度。
在一些實施例中，在玻璃製品斷裂之後，玻璃製品之至少一個主表面具有低的表面粗糙度。在玻璃製品斷裂之後可使用玻璃製品或由使用者觸碰玻璃製品的情況下，此屬性為所要的以便最小化或消除對使用者的割傷及磨傷。
在一或多個實施例中，本文所述的玻璃製品可與圍阻層組合。圍阻層為可在斷裂時容納玻璃製品之碎片的材料。例如，圍阻層可包括聚合物材料。在一或多個實施例中，圍阻層可包括黏著劑材料(諸如，壓敏黏著劑材料)。在一或多個實施例中，圍阻層可具有在約0.5 MPa至約1.2 MPa範圍內的楊氏模數。在一或多個實施例中，圍阻層可包括填充環氧樹脂、未填充環氧樹脂、填充胺甲酸乙酯或未填充胺甲酸乙酯。
填充環氧樹脂之實例包括來自以下者之聚合產物的UV誘導催化環氧樹脂(catalytic epoxy)：70.69 wt% Nanopox C620膠態二氧化矽溶膠(於環脂族環氧樹脂中之40%二氧化矽奈米粒子)、23.56 wt% Nanopox C680 (於3-乙基-3-羥甲基-氧呾中之50%wt二氧化矽奈米粒子)、3 wt% Coatosil MP-200環氧樹脂官能矽烷(黏著促進劑)、2.5 wt% Cyracril UVI-6976 (陽離子光起始劑，包括於碳酸丙烯酯中之三芳基鋶六氟銻酸鹽)、0.25 wt% Tinuvine 292胺穩定劑(雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-癸二酸酯及1-(甲基)-8-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-癸二酸酯)。
未填充環氧樹脂材料之實例包括48 wt% Synasia S06E環脂族環氧樹脂、48 wt% Synasia S-101 (3-乙基-3-氧呾甲醇)、1 wt% UVI-6976 (陽離子光起始劑)及3 wt% Silquest A-186 (環氧樹脂官能化矽烷)。
在一些實施例中，低模數胺甲酸乙酯丙烯酸酯可用於圍阻層。在一些實施例中，此種材料可包括二氧化矽填充物。低模數胺甲酸乙酯丙烯酸酯之實例包括31.5 wt% Doublemer 554 (脂族胺甲酸乙酯二丙烯酸酯樹脂)、1.5 wt% Genomer 4188/M22 (單官能胺甲酸乙酯丙烯酸酯)、20 wt% NK酯A-SA (β-丙烯醯基氧基乙基氫琥珀酸酯)、10 wt% Sartomer SR339 2(丙烯酸苯氧基乙酯)、4wt% Irgacure 2022 (光起始劑，醯基膦氧化物/α羥基酮)、3wt%黏著促進劑(例如，Silquest A-189，γ-巰基丙基三甲氧基矽烷)。為形成填充胺甲酸乙酯，可添加4 wt%二氧化矽粉末(諸如Hi Sil 233)。
在一或多個實施例中，玻璃製品可與圍阻層在與之黏附或不黏附的情況下組合。在一些實施例中，玻璃製品可安置於圍阻層上且黏附至圍阻層。玻璃製品可暫時黏附或永久黏附至圍阻層。如第9A圖所示，圍阻層20係安置於玻璃製品之至少一個主表面(例如，第1A圖之12、14)上。在第9A圖中，圍阻層20為安置於次表面16、18之任何部分上；然而，圍阻層20可至少部分地沿一或兩個次表面(16、18)或沿一或兩個次表面(16、18)之全部長度自主表面延伸。在此等實施例中，圍阻層可由相同材料形成。在一或多個替代實施例中，形成於主表面上的圍阻層可不同於形成於次表面之任何部分上的圍阻層。第9B圖例示其中圍阻層20安置於主表面14上且第二圍阻層22安置於兩個次表面16、18上的實施例。在一或多個實施例中，圍阻層20在組成是不同於第二圍阻層22。
在一或多個實施例中，玻璃製品可包括應力分佈，該應力分佈包括如本文所述的尖峰，以使得表面CS在約400 MPa至約1200 MPa範圍內，且包括在一個主表面14上之圍阻材料20，及在兩個次表面16、18上的第二圍阻材料22 (如第9B圖所示)。在一或多個實施例中，玻璃製品可包括不具有尖峰之應力分佈，以使得表面CS在約150 MPa至約500 MPa範圍內，且僅包括在主表面14上之圍阻材料20 (如第9A圖所示)。 本文所述的玻璃製品可併入各種產品及製品中，諸如併入消費者電子產品或裝置(例如，用於行動電子裝置及賦能觸控之顯示器的蓋玻璃)中。玻璃製品亦可用於顯示器(或用作顯示製品)(例如，告示牌、銷售點系統、電腦、導航系統及類似物)，建築製品(牆壁、夾具、面板、窗戶等)，運輸製品(例如，用於汽車應用、火車、飛機、船舶等中)，電器(例如，洗滌機、乾燥機、洗碟機、冰箱及類似物)，包裝(例如，醫藥包裝或容器)或需要一些抗斷裂性之任何製品。
如第10圖所示，電子裝置1000可包括根據本文所述的一或多個實施例的基於玻璃之物件100。裝置1000包括外殼1020，該外殼具有正面1040、背面1060及側表面1080；電組件(未展示)，該等電組件至少部分地處於該外殼內或完全在該外殼內且至少包括控制器、記憶體及處於該外殼之前表面處或相鄰於該前表面的顯示器1120。基於玻璃之物件100係展示為安置於該外殼之前表面處或之上的蓋件以使得其處於顯示器1120之上。在一些實施例中，基於玻璃之製品可用作背面蓋件。
在一些實施例中，電子裝置可包括平板電腦、透明顯示器、行動電話、視訊播放器、資訊終端裝置、電子閱讀器、膝上型電腦或不透明顯示器。
在一或多個實施例中，本文所述的玻璃製品可用於包裝。例如，包裝可包括呈盛放液體、固體或氣體材料之瓶子、小瓶或容器形式的玻璃製品。在一或多個實施例中，玻璃製品為包括諸如醫藥材料之化學品的小瓶。在一或多個實施例中，包裝包括界定包殼的外殼，該外殼包括開口、外部表面及內部表面。外殼可由本文所述的玻璃製品形成。玻璃製品包括圍阻層。在一些實施例中，包殼由化學材料或醫藥材料填充。在一或多個實施例中，外殼之開口可由蓋帽封閉或密封。換言之，蓋帽可安置在開口中或封閉或密封包殼。
玻璃製品可包括非晶形基板、結晶基板或其組合(例如，玻璃陶瓷基板)。玻璃製品可包括鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃、含鹼金屬硼矽酸鹽玻璃、鹼金屬鋁磷矽酸鹽玻璃或鹼金屬鋁硼矽酸鹽玻璃。在一或多個實施例中，玻璃製品基板(在如本文所述的化學強化之前)可包括以莫耳百分比(莫耳%)計具有包括以下各項之組成物的玻璃：約40至約80範圍內之SiO 2、約10至約30範圍內之Al 2O 3、約0至約10範圍內之B 2O 3、約0至約20範圍內之R 2O及約0至約15範圍內之RO。在一些情況下，組成物可包括約0 mol%至約5 mol%範圍內之ZrO 2及約0至約15 mol%範圍內之P 2O 5中任一者或兩者。TiO 2可以約0 mol%至約2 mol%存在。
在一些實施例中，玻璃組成物可包括以mol%計在以下範圍內之量的SiO 2：約45至約80、約45至約75、約45至約70、約45至約65、約45至約60、約45至約65、約45至約65、約50至約70、約55至約70、約60至約70、約70至約75或約50至約65。
在一些實施例中，玻璃組成物可包括以mol%計在以下範圍內之量的Al 2O 3：約5至約28、約5至約26、約5至約25、約5至約24、約5至約22、約5至約20、約6至約30、約8至約30、約10至約30、約12至約30、約14至約30、約16至約30、約18至約30或約18至約28。
在一或多個實施例中，玻璃組成物可包括以mol%計在以下範圍內之量的B 2O 3：約0至約8、約0至約6、約0至約4、約0.1至約8、約0.1至約6、約0.1至約4、約1至約10、約2至約10、約4至約10、約2至約8、約0.1至約5或約1至約3。在一些情況下，玻璃組成物可實質上不含B 2O 3。如本文所使用，相對於組成物之組分的片語「實質上不含」意指組分並非在初始混配期間主動地或有意地添加至組成物，但可作為呈小於約0.001 mol%之量的雜質存在。
在一些實施例中，玻璃組成物可包括一或多種鹼土金屬氧化物，諸如MgO、CaO及ZnO。在一些實施例中，一或多種鹼土金屬氧化物之總量可為非零量至多約15 mol%。在一或多個特定實施例中，鹼土金屬氧化物中任何者之總量可為至多約14 mol%、至多約12 mol%、至多約10 mol%、至多約8 mol%、至多約6 mol%、至多約4 mol%、至多約2 mol%或至多約1.5 mol%之非零量。在一些實施例中，一或多種鹼土金屬氧化物之總量(以mol%計)可在以下範圍內：約0.1至10、約0.1至8、約0.1至6、約0.1至5、約1至10、約2至10或約2.5至8。MgO之量可在約0 mol%至約5 mol% (例如，約2 mol%至約4 mol%)的範圍內。ZnO之量可在約0至約2 mol%範圍內。CaO之量可在約0 mol%至約2 mol%範圍內。在一或多個實施例中，玻璃組成物可包括MgO且可實質上不含CaO及ZnO。在一個變體中，玻璃組成物可包括CaO或ZnO中之任一者，且可實質上不含MgO、CaO及ZnO中之其他者。在一或多個特定實施例中，玻璃組成物可包括MgO、CaO及ZnO中僅兩種鹼土金屬氧化物，且可實質上不含該等鹼土金屬氧化物之第三者。
玻璃組成物中鹼土金屬氧化物R 2O之總量(以mol%計)可在以下範圍內：約5至約20、約5至約18、約5至約16、約5至約15、約5至約14、約5至約12、約5至約10、約5至約8、約5至約20、約6至約20、約7至約20、約8至約20、約9至約20、約10至約20、約6至約13或約8至約12。
在一或多個實施例中，玻璃組成物包括呈以下範圍內之量的Na 2O：約0 mol%至約18 mol%、約0 mol%至約16 mol%或約0 mol%至約14 mol%、約0 mol%至約10 mol%、約0 mol%至約5 mol%、約0 mol%至約2 mol%、約0.1 mol%至約6 mol%、約0.1 mol%至約5 mol%、約1 mol%至約5 mol%、約2 mol%至約5 mol%或約10 mol%至約20 mol%。
在一些實施例中，Li 2O及Na 2O之量經控制至特定量或比率以平衡可形成性及可離子交換性。例如，在Li 2O之量增加時，液相線黏度可減少，因此阻止一些成形方法得以使用；然而，此等玻璃組成物經離子交換至較深DOC位準，如本文所述。Na 2O之量可改質液相線黏度，但可抑制離子交換至較深DOC位準。
在一或多個實施例中，玻璃組成物可包括呈小於約5 mol%、小於約4 mol%、小於約3 mol%、小於約2 mol%或小於約1 mol%之量的K 2O。在一或多個替代實施例中，玻璃組成物可如本文所定義實質上不含K 2O。
在一或多個實施例中，玻璃組成物可包括呈以下量之Li 2O：約0 mol%至約18 mol%、約0 mol%至約15 mol%或約0 mol%至約10 mol%、約0 mol%至約8 mol%、約0mol%至約6 mol%、約0 mol%至約4 mol%或約0 mol%至約2 mol%。在一些實施例中，玻璃組成物可包括呈以下量之Li 2O：約2 mol%至約10 mol%、約4 mol%至約10 mol%、約6 mol%至約10 mol或約5 mol%至約8 mol%。在一或多個替代實施例中，玻璃組成物可如本文所定義實質上不含Li 2O。
在一或多個實施例中，玻璃組成物可包括Fe 2O 3。在此等實施例中，Fe 2O 3可以如下量存在：小於約1 mol%、小於約0.9 mol%、小於約0.8 mol%、小於約0.7 mol%、小於約0.6 mol%、小於約0.5 mol%、小於約0.4 mol%、小於約0.3 mol%、小於約0.2 mol%、小於約0.1 mol%及其之間的所有範圍及子範圍。在一或多個替代實施例中，玻璃組成物可如本文所定義實質上不含Fe 2O 3。
在一或多個實施例中，玻璃組成物可包括ZrO 2。在此等實施例中，ZrO 2可以如下量存在：小於約1 mol%、小於約0.9 mol%、小於約0.8 mol%、小於約0.7 mol%、小於約0.6 mol%、小於約0.5 mol%、小於約0.4 mol%、小於約0.3 mol%、小於約0.2 mol%、小於約0.1 mol%及其之間的所有範圍及子範圍。在一或多個替代實施例中，玻璃組成物可如本文所定義實質上不含ZrO 2。
在一或多個實施例中，玻璃組成物可包括在以下範圍內之P 2O 5：約0 mol%至約10 mol%、約0 mol%至約8 mol%、約0 mol%至約6mol%、約0 mol%至約4 mol%、約0.1 mol%至約10 mol%、約0.1 mol%至約8 mol%、約4 mol%至約8 mol%或約5 mol%至約8 mol%。在一些情況下，玻璃組成物可實質上不含P 2O 5。
在一或多個實施例中，玻璃組成物可包括TiO 2。在此等實施例中，TiO 2可以小於約6 mol%、小於約4 mol%、小於約2 mol%或小於約1 mol%之量存在。在一或多個替代實施例中，玻璃組成物可如本文所定義實質上不含TiO 2。在一些實施例中，TiO 2以在約0.1 mol%至約6 mol%或約0.1 mol%至約4 mol%範圍內之量存在。在一些實施例中，玻璃可實質上不含TiO 2。
在一些實施例中，玻璃組成物可包括各種組成關係。例如，玻璃組成物可包括在約0.5至約1範圍內的Li 2O之量(以mol%計)與R 2O之總量(以mol%計)之比率。在一些實施例中，玻璃組成物可包括在約-5至約0範圍內的R 2O之總量(以mol%計)與Al 2O 3之量(以mol%計)之間的差異。在一些情況下，玻璃組成物可包括在約0至約3範圍內的R xO之總量(以mol%計)與Al 2O 3之量之間的差異。一或多個實施例之玻璃組成物可展現在約0至約2範圍內的MgO之量(以mol%計)與RO之總量(以mol%計)之比率。
在一些實施例中，用於玻璃基板之組成物可用0-2 mol%的至少一種澄清劑混配，該至少一種澄清劑選自包括以下各項之群：Na 2SO 4、NaCl、NaF、NaBr、K 2SO 4、KCl、KF、KBr及SnO 2。根據一或多個實施例之玻璃組成物可進一步包括在以下範圍內之SnO 2：約0至約2、約0至約1、約0.1至約2、約0.1至約1或約1至約2。本文揭示的玻璃組成物可實質上不含As 2O 3及/或Sb 2O 3。
在一或多個實施例中，組成物可具體而言包括62 mol%至75mol% SiO 2；10.5 mol%至約17 mol% Al 2O 3；5 mol%至約13 mol% Li 2O；0 mol%至約4 mol% ZnO；0 mol%至約8 mol% MgO；2 mol%至約5 mol% TiO 2；0 mol%至約4 mol% B 2O 3；0 mol%至約5 mol% Na 2O；0 mol%至約4 mol% K 2O；0 mol%至約2 mol% ZrO 2；0 mol%至約7 mol% P 2O 5；0 mol%至約0.3 mol% Fe 2O 3；0 mol%至約2 mol% MnOx；以及0.05 mol%至約0.2 mol% SnO 2。
在一或多個實施例中，組成物可包括67 mol%至約74 mol% SiO 2；11 mol%至約15 mol% Al 2O 3；5.5 mol%至約9 mol% Li 2O；0.5 mol%至約2 mol% ZnO；2 mol%至約4.5 mol% MgO；3 mol%至約4.5 mol% TiO 2；0 mol%至約2.2 mol% B 2O 3；0 mol%至約1 mol% Na 2O；0 mol%至約1 mol% K 2O；0 mol%至約1 mol% ZrO 2；0 mol%至約4 mol% P 2O 5；0 mol%至約0.1 mol% Fe 2O 3；0 mol%至約1.5 mol% MnOx；以及0.08 mol%至約0.16 mol%SnO 2。
在一或多個實施例中，組成物可包括70 mol% to 75 mol% SiO 2；10 mol%至約15 mol% Al 2O 3；5 mol%至約13 mol% Li 2O；0mol%至約4 mol% ZnO；0.1 mol%至約8 mol% MgO；0 mol%至約5 mol% TiO 2；0.1 mol%至約4 mol% B 2O 3；0.1 mol%至約5 mol% Na 2O；0 mol%至約4 mol% K2O；0 mol%至約2 mol% ZrO 2；0 mol%至約7 mol% P 2O 5；0 mol%至約0.3 mol% Fe 2O 3；0 mol%至約2 mol% MnOx；以及0.05 mol%至約0.2 mol% SnO 2。
在一或多個實施例中，組成物可包括52 mol%至約63 mol% SiO 2；11 mol%至約15 mol% Al 2O 3；5.5 mol%至約9 mol% Li 2O；0.5 mol%至約2 mol% ZnO；2 mol%至約4.5 mol% MgO；3 mol%至約4.5 mol% TiO 2；0 mol%至約2.2 mol% B 2O 3；0 mol%至約1 mol% Na 2O；0 mol%至約1 mol% K 2O；0 mol%至約1 mol% ZrO 2；0 mol%至約4 mol% P 2O 5；0 mol%至約0.1 mol% Fe 2O 3；0 mol%至約1.5 mol% MnOx；以及0.08 mol%至約0.16 mol%SnO 2。
在一些實施例中，組成物可實質上不含B 2O 3、TiO 2、K 2O及ZrO 2中之任一者或多者。
在一或多個實施例中，組成物包括至少0.5 mol% P 2O 5、Na 2O及視需要Li 2O，其中Li 2O(mol%)/Na 2O(mol%) ＜ 1。另外，此等組成物可實質上不含B 2O 3及K 2O。在一些實施例中，組成物可包括ZnO、MgO及SnO 2。
在一些實施例中，組成物可包含：約58 mol%至約65 mol% SiO 2；約11 mol%至約19 mol% Al 2O 3；約0.5 mol%至約3 mol% P 2O 5；約6 mol%至約18 mol% Na 2O；0 mol%至約6 mol% MgO；以及0 mol%至約6 mol% ZnO。在某些實施例中，組成物可包含約63 mol%至約65 mol% SiO 2；11 mol%至約17 mol% Al 2O 3；約1 mol%至約3 mol% P 2O 5；約9 mol%至約20 mol% Na 2O；0 mol%至約6 mol% MgO；以及0 mol%至約6 mol% ZnO。
在一些實施例中，組成物可包括以下組成關係R 2O(mol%)/Al 2O 3(mol%) ＜ 2，其中R 2O = Li 2O + Na 2O。在一些實施例中，65 mol% ＜ SiO 2(mol%) + P 2O 5(mol%) ＜ 67 mol%。在某些實施例中，R 2O(mol%) + R'O(mol%) _ Al 2O 3(mol%) + P 2O 5(mol%) ＞-3 mol%，其中R 2O = Li 2O + Na 2O且R'O為存在於組成物中之二價金屬氧化物之總量。
在如本文所述的化學強化之前玻璃製品之其他示範性組成展示於表1中。
表1：化學強化之前的示範性組成。
Mol% 實例A 實例B 實例C 實例D 實例E 實例F
SiO2 71.8 69.8 69.8 69.8 69.8 69.8
Al2O3 13.1 13 13 13 13 13
B2O3 2 2.5 4 2.5 2.5 4
Li2O 8 8.5 8 8.5 8.5 8
MgO 3 3.5 3 3.5 1.5 1.5
ZnO 1.8 2.3 1.8 2.3 2.3 1.8
Na2O 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
TiO2 0 0 0 1 1 1
Fe2O3 0 0 0 0.8 0.8 0.8
SnO2 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
Mol% 實例G 實例H 實例I 實例J 實例K 實例L 實例M 實例N
SiO2 70.18 70.91 71.28 71.65 71.65 71.65 74.77 72.00
Al2O3 12.50 12.78 12.93 13.07 13.07 13.07 10.00 12.50
B2O3 1.91 1.95 1.98 2.00 2.00 2.00 1.99 2.00
Li2O 7.91 7.95 7.96 7.98 6.98 5.00 6.13 6.00
Na2O 4.43 2.43 1.42 0.41 1.41 3.40 3.97 0.50
MgO 2.97 2.98 2.99 3.00 3.00 3.00 2.94 2.10
ZnO 0.00 0.89 1.34 1.80 1.80 1.80 0.00 0.00
CaO 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.05 4.90
SnO2 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10
Li2O/R2O 0.64 0.77 0.85 0.95 0.83 0.60 0.61 0.92
R2O- Al2O3 -0.16 -2.41 -3.54 -4.68 -4.68 -4.67 0.10 -6.00
RxO- Al2O3 2.81 1.47 0.79 0.12 0.12 0.13 3.09 1.00
MgO/RO 1.00 0.77 0.69 0.63 0.63 0.63 1.00 1.00
R2O 12.34 10.38 9.39 8.39 8.39 8.40 10.10 6.50
RO 2.97 3.88 4.34 4.79 4.79 4.79 2.99 7.00
在如本文所述的化學強化之前基於玻璃之製品之其他示範性組成展示於表1A中。表1B列出針對表1A中所列實例而測定的選定物理性質。表1B中所列物理性質包括：密度；低溫及高溫CTE；應變、退火及軟化點；10 11泊、35 kP、200 kP液相線，及鋯石分解溫度；鋯石分解及液相線黏度；帕松比；楊氏模數；折射率以及應力光學係數。在一些實施例中，本文所述的基於玻璃之製品及玻璃基板具有小於或等於30 ppm/℃之高溫CTE及/或至少70 GPa之楊氏模數及在一些實施例中至多80 GPa之楊氏模數。
表1A：化學強化之前的示範性組成。
組成(mol%) 實例1 實例2 實例3 實例4 實例5 實例6 實例7
SiO2 63.77 64.03 63.67 63.91 64.16 63.21 63.50
Al2O3 12.44 12.44 11.83 11.94 11.94 11.57 11.73
P2O5 2.43 2.29 2.36 2.38 1.92 1.93 1.93
Li2O 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Na2O 16.80 16.81 16.88 16.78 16.80 17.63 16.85
ZnO 0.00 4.37 0.00 4.93 0.00 5.59 5.93
MgO 4.52 0.02 5.21 0.02 5.13 0.02 0.01
SnO2 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
R2O/Al2O3 1.35 1.35 1.43 1.41 1.41 1.52 1.44
Li2O/Na2O 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
(R2O + RO)-Al2O3-P2O5 6.45 6.46 7.89 7.40 8.07 9.74 9.14
組成(mol%) 實例8 實例9 實例10 實例11 實例12 實例13 實例14
SiO2 63.37 63.43 63.56 63.58 63.66 63.62 63.67
Al2O3 11.72 12.49 12.63 12.59 12.91 12.85 12.89
P2O5 2.00 2.32 2.46 2.46 2.43 2.45 2.47
Li2O 0.00 0.00 1.42 2.87 0.00 1.42 2.92
Na2O 16.84 17.16 15.45 14.04 16.89 15.48 13.92
ZnO 6.00 4.54 4.43 4.41 4.04 4.12 4.06
MgO 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02
SnO2 0.05 0.04 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
R2O/A12O3 1.44 1.37 1.34 1.34 1.31 1.31 1.31
Li2O/Na2O 0.00 0.00 0.09 0.20 0.00 0.09 0.21
(R2O + RO)-Al2O3-P2O5 9.14 6.90 6.22 6.29 5.62 5.72 5.57
組成(mol%) 實例15 實例16 實例17 實例18 實例19 實例20 實例21
SiO2 63.55 63.80 63.76 63.88 63.74 64.03 63.68
Al2O3 12.92 12.90 12.95 13.48 13.37 13.26 13.19
P2O5 2.35 2.34 2.37 2.31 2.34 2.29 2.46
Li2O 0.00 1.47 2.94 0.00 1.48 2.94 0.00
Na2O 17.97 16.36 14.85 17.20 15.96 14.37 16.84
ZnO 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 3.77
MgO 3.17 3.08 3.09 3.08 3.08 3.06 0.02
SnO2 0.05 0.04 0.05 0.05 0.04 0.04 0.05
R2O/A12O3 1.39 1.38 1.37 1.28 1.30 1.31 1.28
Li2O/Na2O 0.00 0.09 0.20 0.00 0.09 0.20 0.00
(R2O + RO)-Al2O3-P2O5 5.87 5.67 5.56 4.48 4.81 4.83 4.98
組成(mol%) 實例22 實例23 實例24 實例25 實例26 實例27 實例28
SiO2 63.66 63.76 63.67 63.73 63.73 63.64 63.76
Al2O3 14.15 15.31 13.87 14.82 12.93 16.62 16.59
P2O5 2.47 2.44 2.47 2.43 2.48 2.47 2.47
Li2O 1.49 2.98 1.50 2.96 0.00 2.52 4.91
Na2O 15.31 13.79 15.36 13.93 16.83 14.68 12.20
ZnO 2.85 1.64 0.00 0.00 2.98 0.00 0.00
MgO 0.03 0.03 3.09 2.08 1.00 0.03 0.03
SnO2 0.05 0.04 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
R2O/A12O3 1.19 1.10 1.22 1.14 1.30 1.03 1.03
Li2O/Na2O 0.10 0.22 0.10 0.21 0.00 0.17 0.40
(R2O + RO)-Al2O3-P2O5 3.05 0.70 3.61 1.72 5.40 -1.86 -1.92
組成(mol%) 實例29 實例30 實例31 實例32 實例33 實例34 實例35
SiO2 63.89 63.92 63.77 63.73 63.70 63.65 63.87
Al2O3 16.55 15.29 15.27 15.30 15.27 15.22 15.29
P2O5 2.47 2.24 2.31 2.39 2.40 2.48 2.37
Li2O 7.27 3.46 2.98 4.02 4.46 4.96 5.39
Na2O 9.74 13.46 13.99 12.91 12.51 11.99 11.44
ZnO 0.00 1.56 1.61 1.57 1.58 1.63 1.57
MgO 0.03 0.02 0.02 0.03 0.03 0.02 0.02
SnO2 0.04 0.04 0.04 0.05 0.04 0.05 0.04
R2O/A12O3 1.03 1.11 1.11 1.11 1.11 1.11 1.10
Li2O/Na2O 0.75 0.26 0.21 0.31 0.36 0.41 0.47
(R2O + RO)-Al2O3-P2O5 -1.98 0.97 1.01 0.84 0.90 0.91 0.76
組成(mol%) 實例36 實例37 實例38 實例39 實例40 實例41 實例42
SiO2 63.69 63.75 63.70 63.62 63.74 63.77 63.77
Al2O3 15.26 15.30 15.27 15.23 15.27 15.27 15.33
P2O5 2.45 2.42 2.45 2.46 2.47 2.46 2.44
Li2O 2.96 2.98 3.94 3.98 4.93 4.93 2.91
Na2O 13.50 13.46 12.54 12.57 11.49 11.50 13.94
ZnO 2.06 2.01 2.03 2.06 2.03 2.00 0.00
MgO 0.02 0.03 0.02 0.03 0.03 0.03 1.57
SnO2 0.05 0.04 0.04 0.05 0.04 0.05 0.04
R2O/A12O3 1.08 1.08 1.08 1.09 1.08 1.08 1.10
Li2O/Na2O 0.22 0.22 0.31 0.32 0.43 0.43 0.21
(R2O + RO)-Al2O3-P2O5 0.83 0.77 0.80 0.95 0.73 0.73 0.66
組成(mol%) 實例43 實例44 實例45 實例46 實例47 實例48 實例49
SiO2 63.69 63.81 63.65 63.71 63.62 63.65 63.62
Al2O3 15.25 15.26 15.33 15.32 15.24 15.68 15.67
P2O5 2.43 2.41 2.46 2.44 2.47 2.44 2.48
Li2O 4.00 4.89 2.96 4.01 4.91 6.07 6.06
Na2O 13.01 12.03 13.29 12.25 11.42 10.93 10.53
ZnO 0.00 0.00 2.24 2.20 2.27 1.17 1.57
MgO 1.57 1.56 0.03 0.03 0.02 0.02 0.02
SnO2 0.05 0.04 0.05 0.04 0.05 0.04 0.05
R2O/A12O3 1.12 1.11 1.06 1.06 1.07 1.08 1.06
Li2O/Na2O 0.31 0.41 0.22 0.33 0.43 0.56 0.58
(R2O + RO)-Al2O3-P2O5 0.90 0.81 0.73 0.73 0.91 0.08 0.04
組成(mol%) 實例50 實例51 實例52 實例53 實例54 實例55 實例56
SiO2 63.60 63.89 63.84 63.90 63.88 64.74 60.17
Al2O3 15.65 16.09 16.47 16.87 16.97 15.25 18.58
P2O5 2.46 2.42 2.43 2.43 2.42 0.98 1.90
Li2O 6.13 6.80 7.84 8.75 9.78 5.28 5.16
Na2O 10.29 9.97 8.96 7.99 6.88 12.09 12.58
ZnO 1.81 0.78 0.39 0.00 0.00 1.61 1.55
MgO 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02
SnO2 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.03 0.03
R2O/A12O3 1.05 1.04 1.02 0.99 0.98 1.14 0.96
Li2O/Na2O 0.60 0.68 0.87 1.10 1.42 0.44 0.41
(R2O + RO)-Al2O3-P2O5 0.14 -0.94 -1.68 -2.54 -2.70 2.78 -1.16
組成(mol%) 實例57 實例58 實例59 實例60 實例61 實例62 實例63 實例64
SiO2 58.32 63.3 63.3 63.3 63.3 63.3 63.3 63.46
Al2O3 18.95 15.25 15.65 16.2 15.1 15.425 15.7 15.71
P2O5 2.42 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.45
Li2O 4.96 6 7 7.5 6 7 7.5 6.37
Na2O 13.74 10.7 9.7 9.45 10.55 9.475 8.95 10.69
ZnO 1.56 1.2 0.8 0 2.5 2.25 2 1.15
MgO 0.02 1 1 1 0 0 0 0.06
SnO2 0.03 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.04
R2O/Al2O3 0.99 1.10 1.07 1.05 1.10 1.07 1.05 1.09
Li2O/Na2O 0.36 0.56 0.72 0.79 0.57 0.74 0.84 0.6
(R2O + RO)-Al2O3-P2O5 -1.09 1.15 0.35 -0.75 1.45 0.80 0.25 -1.1
表1B：表1A中所列玻璃之選定物理性質。
實例1 實例2 實例3 實例4 實例5 實例6 實例7
密度 (g/cm3) 2.434 2.493 2.434 2.504 2.44 2.514 2.519
低溫CTE 25-300℃ (ppm/℃) 8.9 8.62 8.95 8.6 8.82 8.71 8.54
高溫CTE (ppm/℃) 17.67 19.1 17.16 21 18.12 20 20.11
應變點(℃) 630 591 612 580 605 580 589
退火點(℃) 683 641 662 628 651 629 639
1011泊溫度 (℃) 770 725 748 710 734 711 721
軟化點 (℃) 937 888 919 873 909 868 874
T35kP(℃) 1167 1180 1158 1160
T200k P (℃) 1070 1083 1061 1064
鋯石分解溫度 (℃) 1205 1220 1170 1185 1205
鋯石分解黏度(P) 1.56 x104 4.15xl04 2.29 x104 1.74 x104
液相線溫度 (℃) 980 990 975 990 1000
液相線黏度(P) 1.15 x106 2.17xl06 9.39 x105 7.92 x105
帕松比 0.200 0.211 0.206 0.214 0.204 0.209 0.211
楊氏模數(GPa) 69.2 68.8 69.4 68.5 69.6 68.3 69.0
在589.3 nm處之折射率 1.4976 1.5025 1.4981 1.5029 1.4992 1.5052 1.506
應力光學係數 (nm/mm/MPa) 2.963 3.158 3.013 3.198 2.97 3.185 3.234
實例8 實例9 實例10 實例11 實例12 實例13 實例14
密度 (g/cm3) 2.516 2.501 2.498 2.493 2.493 2.492 2.486
低溫CTE 25-300℃ (ppm/℃) 8.35 8.67 8.87 8.49 8.65 8.71 8.49
高溫CTE (ppm/℃) 20.11 20.6 20.94 19.52 20.77
應變點(℃) 590 589 591 584 600 579 588
退火點 (℃) 641 639 640 628 652 620 630
1011泊溫度 (℃) 726 724 720 704 738 695 704
軟化點 (℃) 888 890 865 857 900 867 860
T35kP(℃) 1170 1176 1159 1139 1197 1169
T200k P (℃) 1073 1080 1061 1041 1099 1070
鋯石分解溫度 (℃) 1195 1195 1210 1225 1195 1195 1220
鋯石分解黏度(P) 2.33 x104 2.58 x104 1.60 x104 9.94 x103 3.63 x104 2.35 x104
液相線溫度 (℃) 1005 990 990 980 990 980 980
液相線黏度(P) 8.69 x104 1.48E+06 9.02E+05 7.10E+05 2.19E+06 1.33E+06
帕松比 0.211 0.205 0.208 0.209 0.209 0.210 0.217
楊氏模數 (GPa) 69.0 68.7 71.4 73.5 68.4 71.6 74.0
在589.3 nm處之折射率 1.506 1.5036 1.505 1.5063 1.5026 1.5041 1.5052
應力光學係數 (nm/mm/MPa) 3.234 3.194 3.157 3.131 3.18 3.156 3.131
實例15 實例16 實例17 實例18 實例19 實例20 實例21
密度 (g/cm3) 2.433 2.429 2.426 2.431 2.428 2.433 2.486
低溫CTE 25-300℃ (ppm/℃) 9.15 9.16 8.83 8.97 8.97 8.79 8.45
高溫CTE (ppm/℃) 20 20 21 17.3 20
應變點(℃) 615 606 599 633 616 611 602
退火點(℃) 662 659 653 684 670 665 653
1011泊溫度 (℃) 747 745 741 771 758 751 739
軟化點 (℃) 935 903 901 943 918 905 910
T35kP(℃) 1182 1166 1152 1221 1185 1167 1207
T200k P (℃) 1083 1066 1051 1122 1084 1066 1108
鋯石分解溫度 (℃)
鋯石分解黏度(P)
液相線溫度 (℃)
液相線黏度(P)
帕松比 0.203 0.207 0.205 0.209 0.199 0.207
楊氏模數(GPa) 68.9 71.2 72.7 69.4 70.9 68.1
在589.3 nm處之折射率 1.4964 1.4981 1.4991 1.4965 1.4984 1.5006 1.5019
應力光學係數 (nm/mm/MPa) 2.994 3.022 2.982 2.979 2.99 0 3.173
實例22 實例23 實例24 實例25 實例26 實例27 實例28
密度 (g/cm3) 2.468 2.448 2.434 2.428 2.47 2.419 2.414
低溫CTE 25-300℃ (ppm/℃) 8.6 8.23 8.91 8.25 8.66 8.52 8.17
高溫CTE (ppm/℃) 19.52 19.49 19.47
應變點(℃) 596 595 638 616 608 640 620
退火點 (℃) 644 649 695 656 654 700 677
1011泊溫度 (℃) 728 741 785 732 736 798 771
軟化點 (℃) 905 922 941 925 911 978 946
T35kP(℃) 1217 1227 1209 1215 1209 1283 1249
T200k P (℃) 1115 1125 1109 1115 1107 1184 1150
鋯石分解溫度 (℃) 1185 1185 1180 1185 1185
鋯石分解黏度(P) 5.86E+04 6.91E+04 5.59E+04 5.72E+04 1.05E+05
液相線溫度 (℃) 975 980 1080 1025 940
液相線黏度(P) 4.14E+06 4.52E+06 3.56E+05 1.27E+06 2.92E+07
帕松比 0.210 0.204 0.210 0.212 0.213
楊氏模數 (GPa) 71.4 71.6 73.5 68.8 76.9
在589.3 nm處之折射率 1.502 1.5025 1.4996 1.5008 1.5006 1.4987 1.5014
應力光學係數 (nm/mm/MPa) 3.123 3.03 3.001 3.021 3.148 3.039 3.015
實例29 實例30 實例31 實例32 實例33 實例34 實例35
密度 (g/cm3) 2.408 2.446 2.448 2.446 2.445 2.443 2.442
低溫CTE 25-300℃ (ppm/℃) 7.86 8.29 8.38 8.17 8.14 8.04 7.97
高溫CTE (ppm/℃) 18.57 19.71
應變點(℃) 610 591 595 585 580 574 577
退火點 (℃) 665 645 649 638 633 627 629
1011泊溫度 (℃) 755 736 740 726 722 717 717
軟化點 (℃) 924 915 919 894 894 895 890
T35kP(℃) 1216 1223 1227 1216 1210 1203 1196
T200k P (℃) 1120 1122 1126 1114 1108 1102 1095
鋯石分解溫度 (℃) 1210 1175 1180 1190 1195 1210 1205
鋯石分解黏度(P) 3.86E+04 7.72E+04 7.55E+04 5.29E+04 4.43E+04 3.14E+04 3.04E+04
液相線溫度 (℃) 1080 990 975 975 975 975 980
液相線黏度(P) 4.55E+05 3.28E+06 5.43E+06 3.80E+06 3.33E+06 3.02E+06 2.29E+06
帕松比 0.211 0.206 0.202 0.21 0.204 0.204 0.203
楊氏模數 (GPa) 75.0 73.91 73.02 74.60 74.67 75.15 75.43
在589.3 nm處之折射率 1.5053 1.503 1.5025 1.5035 1.5041 1.5046 1.5053
應力光學係數 (nm/mm/MPa) 3.002 3.074 3.083 3.071 3.059 3.016 3.053
實例29 實例30 實例31 實例32 實例33 實例34 實例35
密度 (g/cm3) 2.408 2.446 2.448 2.446 2.445 2.443 2.442
低溫CTE 25-300℃ (ppm/℃) 7.86 8.29 8.38 8.17 8.14 8.04 7.97
高溫CTE (ppm/℃) 18.57 19.71
應變點(℃) 610 591 595 585 580 574 577
退火點 (℃) 665 645 649 638 633 627 629
1011泊溫度 (℃) 755 736 740 726 722 717 717
軟化點 (℃) 924 915 919 894 894 895 890
T35kP(℃) 1216 1223 1227 1216 1210 1203 1196
T200k P (℃) 1120 1122 1126 1114 1108 1102 1095
鋯石分解溫度 (℃) 1210 1175 1180 1190 1195 1210 1205
鋯石分解黏度(P) 3.86E+04 7.72E+04 7.55E+04 5.29E+04 4.43E+04 3.14E+04 3.04E+04
液相線溫度 (℃) 1080 990 975 975 975 975 980
液相線黏度(P) 4.55E+05 3.28E+06 5.43E+06 3.80E+06 3.33E+06 3.02E+06 2.29E+06
帕松比 0.211 0.206 0.202 0.21 0.204 0.204 0.203
楊氏模數 (GPa) 75.0 73.91 73.02 74.60 74.67 75.15 75.43
在589.3 nm處之折射率 1.5053 1.503 1.5025 1.5035 1.5041 1.5046 1.5053
應力光學係數 (nm/mm/MPa) 3.002 3.074 3.083 3.071 3.059 3.016 3.053
實例36 實例37 實例38 實例39 實例40 實例41 實例42
密度 (g/cm3) 2.453 2.453 2.452 2.451 2.449 2.449 2.425
低溫CTE 25-300℃ (ppm/℃) 8.17 8.14 7.97 8.01 7.79 7.9 8.54
高溫CTE (ppm/℃) 20.56
應變點(℃) 595 595 584 587 578 584 617
退火點(℃) 649 649 638 640 630 637 663
1011泊溫度 (℃) 740 741 729 730 718 726 746
軟化點 (c) 918 921 905 907 894 901 929
T35kP(℃) 1229 1232 1212 1219 1200 1204 1232
T200k P (℃) 1128 1131 1111 1118 1100 1103 1132
鋯石分解溫度 (℃) 1185 1200 1210
鋯石分解黏度(P) 7.20E+04 4.26E+04 3.00E+04
液相線溫度 (℃) 995 990 965
液相線黏度(P) 3.33E+06 2.51E+06 3.71E+06
帕松比 0.208 0.206 0.206
楊氏模數(GPa) 73.70 74.67 75.50
在589.3 nm處之折射率 1.5032 1.5042 1.5054 1.5005
應力光學係數 (nm/mm/MPa) 3.093 3.071 3.072 3.033
實例43 實例44 實例45 實例46 實例47 實例48 實例49 實例50
密度 (g/cm3) 2.424 2.422 2.455 2.454 2.454 2.434 2.439 2.443
低溫熱膨脹係數，25-300℃ (ppm/℃) 8.48 8.34 8.03 7.88 7.76 7.87 7.71 7.63
高溫熱膨脹係數 (ppm/℃)
應變點溫度 (℃) 614 594 595 586 579 580 581 579
退火點溫度 (℃) 659 640 649 639 630 633 633 632
1011泊溫度 (℃) 739 722 740 729 718 722 721 721
軟化點溫度 (℃) 912 899 918 909 898 892 893 895
35 kP 溫度 (℃) 1216 1204 1212 1200 1203 1203 1203
200 kP溫度 (℃) 1116 1102 1113 1099 1105 1102 1103
鋯石分解溫度 (℃)
鋯石分解黏度(P)
液相線溫度 (℃) 985 965 1005 1010 1030
液相線黏度(P) 4.E+06 1.78E+06 1.34E+06 8.98E+05
帕松比 0.211 0.21 0.213
楊氏模數(GPa) 76.32 76.60 76.81
在589.3 nm處之折射率 1.5014 1.5026 1.5036 1.5047 1.5061 1.505 1.5059 1.5064
應力光學係數 (nm/mm/MPa) 2.965 2.981 3.082 3.057 3.063 3.025 3.004 3.046
實例51 實例52 實例53 實例54 實例55 實例56 實例57
密度 (g/cm3) 2.424 2.431 2.403 2.4 2.45 2.462 2.468
低溫CTE 25-300℃ (ppm/℃) 77.1 76.1 74.3 73.1 80.2 79.7 83.6
高溫CTE (ppm/℃)
應變點(℃) 588 599 611 612 580 611 597
退火點 (℃) 640 651 665 665 631 663 649
1011泊溫度 (℃) 728 738 753 752 718 750 735
軟化點 (℃) 900.4 907.5 916 912.5 892.2 915.6 899.4
T35kP(℃) 1204 1209 1209 1202 1206 1205 1184
T200k P (℃) 1106 1113 1113 1106 1102 1111 1093
鋯石分解溫度 (℃)
鋯石分解黏度(P)
液相線溫度 (℃) 1060 1115 1160 1205
液相線黏度(P) 5.11E+05 1.90E+05 8.18E+04 3.32E+04
帕松比 0.211 0.212 0.208 0.214
楊氏模數 (GPa) 77.01 78.05 77.57 78.74
在589.3 nm處之折射率 1.5054 1.5055 1.5059 1.5072
應力光學係數 (nm/mm/MPa) 3.011 2.98 2.982 2.964
實例64
密度 (g/cm3) 2.428
CTE 25-300℃ (ppm/℃) 7.8
應變點(℃) 571
退火點 (℃) 622
1011泊溫度 (℃)
軟化點 (℃) 881.4
T35kP(℃)
T200k P (℃) 1645
鋯石分解溫度 (℃)
鋯石分解黏度(P)
液相線溫度 (℃) 1000
液相線黏度(P) 1524280
帕松比 0.211
楊氏模數 (GPa) 76.3
在589.3 nm處之折射率 1.51
應力光學係數 (nm/mm/MPa) 3.02
在玻璃製品包括玻璃陶瓷的情況下，結晶相可包括β-鋰輝石、金紅石、鋅尖晶石或其他已知結晶相及其組合。
玻璃製品可為實質上平坦的，儘管其他實施例可利用彎曲或以其他方式成形或雕刻的基板。在一些情況下，玻璃製品可具有3D或2.5D形狀。玻璃製品可為實質上光學清透、透明且無光散射的。玻璃製品可具有在約1.45至約1.55範圍內之折射率。如本文所使用，折射率值係相對於550 nm之波長而言。
另外或替代地，玻璃製品之厚度可沿一或多個維度為恆定的，或可出於審美學及/或功能性原因而沿其維度之一或多者而變化。例如，相較於玻璃製品之較為中心的區域，玻璃製品之邊緣可較厚。玻璃製品之長度、寬度及厚度尺寸亦可根據製品之應用或用途而變化。
玻璃製品可藉由形成其之方式來特性化。例如，玻璃製品可特性化為可浮製形成的(亦即，藉由浮製製程形成)、可下拉的及尤其為可熔合形成或可狹槽拉製(亦即，藉由下拉製程，諸如熔合拉製製程或狹槽拉製製程形成)的情況。
可浮製形成的玻璃製品可藉由光滑表面特性化且藉由在熔融金屬(典型地為錫)之床層上浮製熔融玻璃而製成均勻厚度。在一示例性製程中，進料至熔融錫床層之表面上的熔融玻璃形成浮製玻璃帶。隨著玻璃帶沿著錫浴流動，溫度逐步降低直至玻璃帶固化成固體玻璃製品，該固體玻璃製品可自錫提升至滾筒上。一旦離開浴，玻璃製品即可進一步冷卻並經退火來減少內部應力。在玻璃製品為玻璃陶瓷的情況下，由浮製製程形成的玻璃製品可經受陶瓷化製程，藉由陶瓷化製程產生一或多個結晶相。
下拉製程產生具有均勻厚度之玻璃製品，該等玻璃製品擁有相對原始的表面。因為玻璃製品之平均撓曲強度係藉由表面瑕疵之量及大小控制，所以有過最小接觸的原始表面具有較高的初始強度。當此高強度玻璃製品接著經進一步強化(例如，化學強化)時，所得強度可高於具有已研磨及拋光的表面之玻璃製品的強度。下拉玻璃製品可經拉製至小於約2 mm之厚度。另外，下拉玻璃製品具有極平坦、光滑表面，該表面可用於其最終應用中而無需高成本的研磨及拋光。在玻璃製品為玻璃陶瓷的情況下，由下拉製程形成的玻璃製品可經受陶瓷化製程，藉由陶瓷化製程產生一或多個結晶相。
熔合拉製製程例如使用拉伸槽，該拉製槽具有用於接收熔融玻璃原料之通道。通道具有堰口，該等堰口在通道之兩側上沿通道之長度於頂部處敞開。當通道充滿熔融材料時，熔融玻璃溢出堰口。由於重力，熔融玻璃作為兩個流動的玻璃膜沿拉製槽之外表面向下流動。拉製槽之此等外表面向下延伸且向內延伸，以使得此等表面在拉製槽下方的邊緣處會合。兩個流動玻璃膜在此邊緣處會合以便熔合併形成單一流動玻璃製品。熔合拉製方法提供的優點在於：因為在通道上方流動的兩個玻璃膜熔合在一起，所以所得玻璃製品之任一外表面均不與設備之任何部分接觸。因此，熔合拉製玻璃製品之表面性質不受此種接觸影響。在玻璃製品為玻璃陶瓷的情況下，由熔合製程形成的玻璃製品可經受陶瓷化製程，藉由陶瓷化製程產生一或多個結晶相。
狹槽拉製製程不同於熔合拉製方法。在狹槽拉製製程中，熔融原料玻璃係提供至拉製槽。拉製槽之底部具有敞開狹槽，該狹槽具有沿狹槽之長度延伸的噴嘴。熔融玻璃流動穿過狹槽/噴嘴且作為連續玻璃製品向下拉製並進入退火區域。在玻璃製品為玻璃陶瓷的情況下，由狹槽拉製製程形成的玻璃製品可經受陶瓷化製程，藉由陶瓷化製程產生一或多個結晶相。
在一些實施例中，玻璃製品可使用薄輥軋製程形成，如以下各項中所述：標題為「Precision Glass Roll Forming Process and Apparatus」之美國專利第8,713,972號、標題為「Precision Roll Forming of Textured Sheet Glass」之美國專利第9,003,835號、標題為「Methods And Apparatus For Forming A Glass Ribbon」之美國專利公開案第20150027169號，以及標題為「Apparatus and Method for Forming Thin Glass Articles」之美國專利公開案第20050099618號，該等專利之內容以全文引用方式併入本文。更具體而言，玻璃製品可藉由以下方式形成：供應垂直熔融玻璃流，利用維持在約500℃或更高或約600℃或更高之表面溫度下的一雙成形輥形成熔融玻璃或玻璃陶瓷之供應流以便形成具有所形成厚度之成形玻璃帶，利用維持在約400℃或更低之表面溫度下之一對大小設定輥將所形成的玻璃帶進行大小設定以便產生具有小於所形成厚度之所欲厚度及所欲厚度均勻性之經大小設定的玻璃帶。用於形成玻璃帶之設備可包括：玻璃進料裝置，用於供應所供應的熔融玻璃流；維持在約500℃或更高之表面溫度下的一對成形輥，該等成形輥相鄰彼此緊密間隔，從而在該等成形輥之間界定玻璃成形間隙，其中玻璃成形間隙垂直地位於玻璃進料裝置下方以用於接收所供應的熔融玻璃流且在該等成形輥之間薄化所供應的熔融玻璃流，以便形成具有所形成厚度的成形玻璃帶；以及維持在約400℃或更低之表面溫度下的一對大小設定輥，該等大小設定輥相鄰彼此緊密間隔，從而在該等大小設定輥之間界定玻璃大小設定間隙，其中玻璃大小設定間隙垂直地位於成形輥下方以用於接收成形玻璃帶且薄化成形玻璃帶以產生具有所欲厚度及所欲厚度均勻性之經大小設定的玻璃帶。
在一些情況下，在玻璃之黏度不允許使用熔合或狹槽拉製方法的情況下，可利用薄輥軋製程。例如，當玻璃展現小於100 kP之液相線黏度時，可利用薄輥軋來形成玻璃製品。
玻璃製品可經酸拋光或以其他方式處理來移除或減少表面瑕疵之效應。
本揭示內容之另一態樣係關於一種形成抗斷裂玻璃製品之方法。該方法包括提供玻璃基板，該玻璃基板具有第一表面及第二表面，該等表面界定約1毫米或更小之厚度；以及如本文所述在玻璃基板中產生應力分佈以便提供抗斷裂玻璃製品。在一或多個實施例中，產生該應力分佈包含將複數種鹼金屬離子離子交換至玻璃基板中以形成鹼金屬氧化物濃度梯度，該鹼金屬氧化物濃度梯度包含沿厚度延伸的鹼金屬氧化物之非零濃度。在一個實例中，產生該應力分佈包括將玻璃基板浸沒於包括Na+、K+、Rb+、Cs+或其組合之硝酸鹽的熔融鹽浴中，該熔融鹽浴具有約350℃或更大(例如，約350℃至約500℃)之溫度。在一個實例中，熔融浴可包括NaNO 3且可具有約485℃之溫度。在另一實例中，浴可包括NaNO 3且具有約430℃之溫度。玻璃基板可浸沒於浴中約2小時或更久、至多約48小時(例如，約12小時至約48小時，約12小時至約32小時、約16小時至約32小時、約16小時至約24小時或約24小時至約32小時)。
在一些實施例中，該方法可包括在多於一個步驟中使用在多於一個浴種的連續浸沒步驟來化學強化或離子交換該玻璃基板。例如，可連續使用兩個或兩個以上的浴。一或多個浴之組成可在相同浴中包括單一金屬(例如，Ag+、Na+、K+、Rb+或Cs+)或金屬之組合。當利用多於一個浴時，浴可彼此具有相同或不同組成及/或溫度。在每一此種浴中之浸沒時間可為相同的，或可變化以提供所欲應力分佈。
在一或多個實施例中，可利用第二浴或後繼浴來產生較大表面CS。在一些情況下，該方法包括將玻璃材料浸沒在第二或後繼浴以產生較大表面CS，而不顯著地影響層及/或DOC之化學深度。在此等實施例中，第二或後繼浴可包括單一金屬(例如，KNO 3或NaNO 3)或金屬之混合物(KNO 3及NaNO 3)。第二或後繼浴之溫度可經特製以產生較大表面CS。在一些實施例中，玻璃材料於第二或後繼浴中之浸沒時間亦可經特製以產生較大表面CS，而不影響層及/或DOC之化學深度。例如，於第二或後繼浴中之浸沒時間可小於10小時(例如，約8小時或更少、約5小時或更少、約4小時或更少、約2小時或更少、約1小時或更少、約30分鐘或更少、約15分鐘或更少或約10分鐘或更少)。
在一或多個替代實施例中，該方法可包括一或多個熱處理步驟，其可與本文所述的離子交換製程組合使用。熱處理包括熱處理玻璃製品以獲得所欲應力分佈。在一些實施例中，熱處理包括將玻璃材料退火、回火或加熱至約300℃至約600℃範圍內之溫度。熱處理可持續1分鐘至多約18小時。在一些實施例中，熱處理可在一或多個離子交換製程之後使用或在離子交換製程之間使用。 實例
各種實施例將藉由以下實例進一步闡明。 實例1
根據實例1A-1B及比較實例1C-1G的玻璃製品係藉由提供具有58 mol% SiO 2、16.5 mol% Al 2O 3、17 mol% Na 2O、3 mol% MgO及6.5 mol% P 2O 5之標稱玻璃組成物的玻璃基板來製得。玻璃基板具有0.4 mm之厚度及50 mm之長度及寬度尺寸。玻璃基板藉由離子交換製程化學強化，該離子交換製程包括浸沒於具有約420℃之溫度的80% KNO 3及20% NaNO 3之熔融鹽浴歷時表2所示的持續時間。所得玻璃製品隨後如上所述且藉由在5 psi、15 psi或25 psi之壓力下使用90粒SiC粒子研磨每一樣本之主表面而經受AROR測試，亦如表2中所示。表2展示玻璃製品之平均等雙軸撓曲強度或破裂載荷。
表2：實例1之化學強化條件及AROR結果。
實例 離子交換條件 5 psi下之平均kgf (標準偏差) 15 psi下之平均kgf (標準偏差) 25 psi下之平均kgf (標準偏差)
1C 420℃/4小時 49.4 (7.1) 17.4 (7.2) 0.3 (0.9)
1D 420℃/8小時 49.9 (7.1) 36.5 (6.7) 19.3 (6.4)
1A 420℃/16小時 47.5 (6.0) 38.3 (2.8) 30.0 (5.4)
1B 420℃/32小時 36.9 (4.3) 30.9 (3.1) 26.2 (2.8)
1E 420℃/64小時 18.7 (1.5) 15.3 (0.9) 13.5 (1.2)
1F 420℃/128小時 5.9 (0.5) 5.4 (0.3) 4.5 (0.3)
在15 psi及25 psi下研磨之後各實例之平均等雙軸撓曲強度或破裂載荷繪製於第11圖中。如第11圖所示，實例1A及1B在25 psi下研磨之後展現最大平均等雙軸撓曲強度。因此，實例1A及1B之AROR效能證明：此等玻璃製品展現高度切斷斷裂模式，從而指示改善的保留強度，尤其針對由較高研磨壓力引起的較深研磨深度而言如此。 實例2
根據實例2A-2C及比較實例2D-2F的玻璃製品係藉由提供玻璃基板並化學強化玻璃基板來製得。用於實例2A-2C及比較2E-2F之玻璃基板具有以下標稱玻璃組成物：69.2 mol% SiO 2、12.6 mol% Al 2O 3、1.8 mol% B 2O 3、7.7 mol% Li 2O、0.4 mol% Na 2O、2.9 mol% MgO、1.7 mol% ZnO、3.5 mol% TiO 2and 0.1 mol% SnO 2。用於比較實例2D之基板具有與實例1相同的組成物。
玻璃基板具有1 mm之厚度及允許與已知行動裝置外殼組裝的長度及寬度尺寸。玻璃基板藉由表3所示的離子交換製程來化學強化。實例2A-2C之CT及DOC值藉由SCALP量測且亦展示於表3中。
表3：實例2之離子交換條件及掉落測試結果。
實例 熔融浴組成 熔融浴溫度(℃) 浸沒時間(小時) CT (MPa) DOC (μm)
實例2A 100% NaNO3 430 24 128 160
實例2B 100% NaNO3 430 29 153 200
實例2C 100% NaNO3 430 33 139 200
比較實例 2D
比較實例 2E 100% NaNO3 390 3.5
比較實例. 2F 100% NaNO3 430 48
比較實例2D經離子交換以展現具有超過75微米之DOC的誤差函數應力分佈(如藉由應用IWKB分析之Roussev I所量測)。隨後將所得玻璃製品改裝至等同的行動裝置外殼且經受如上所述於30粒砂紙上之掉落測試。第12圖展示該實例之最大破裂高度。如第12圖所示，實例2A-2C展現顯著更大的最大破裂高度(亦即，分別為212 cm、220 cm及220 cm)且展現切割行為。如相較於實例2A-2C而言，具有相同組成物之實例2F不展現相同切割行為且展現較低最大破裂高度。 實例3
根據實例3A-3K及比較實例3L-3X的玻璃製品係藉由提供玻璃基板並強化玻璃基板來製得。用於實例3A-3D之基板具有與實例1相同的組成物，且用於實例3L-3X之基板具有以下標稱玻璃組成物：69 mol% SiO 2、10.3 mol% Al 2O 3、15.2 mol% Na 2O、5.4 mol% MgO及0.2 mol% SnO 2。
玻璃基板具有0.4 mm之厚度及50 mm乘50 mm之長度及寬度尺寸。玻璃基板藉由離子交換而化學強化。實例3A-3K於具有460℃之溫度的80% KNO 3及20% NaNO 3之熔融鹽浴中離子交換12小時。比較實例3L-3X經離子交換以使得每一所得玻璃製品展現912 MPa之表面CS及37 μm之DOC，如藉由FSM所量測。
隨後藉由利用碳化鎢錐球形劃線物(scribe)自掉落距離(如表4及5中所指示)單次擊打來衝擊每一製品之主表面使所得玻璃製品經受斷裂，且就產生多少碎片、玻璃製品是否立即斷裂或未完全斷裂以及玻璃製品之易碎性而言評定碎裂或斷裂模式。
表4：實例3A-3K之破裂特性及斷裂力學。
實例 擊打計數 碎片計數 (#) 易碎性 (Y/N) 掉落距離(吋) 斷裂時間
3A 1 100+ 是 0.611 瞬時
3B 1 DNB DNB 0.561 DNB
3C 1 DNB DNB 0.511 DNB
3D 1 DNB DNB 0.461 DNB
3E 1 DNB DNB 0.411 DNB
3F 1 DNB DNB 0.361 DNB
3G 1 DNB DNB 0.311 DNB
3H 1 100+ Yes 0.261 瞬時
3I 1 DNB DNB 0.211 DNB
3J 1 DNB DNB 0.161 DNB
3K 1 DNB DNB 0.111 DNB
* DNB =未碎裂
表5：比較實例3L-3X之破裂特性及斷裂力學。
實例 擊打計數 碎片計數 (#) 易碎性 (是/否) 掉落距離(吋) 斷裂時間
3L 1 9 否 0.226 瞬時
3M 1 7 否 0.221 瞬時
3N 1 5 是 0.216 30 秒
3O 1 6 是 0.211 30 秒
3P 1 2 否 0.206 30 秒
3Q 1 7 是 0.201 1分鐘
3R 1 DNB DNB 0.196 DNB
3S 1 5 是 0.191 30 秒
3T 1 6 是 0.186 10 秒
3U 1 9 是 0.181 10 秒
3V 1 6 是 0.176 15 秒
3W 1 10+ 是 0.171 10 秒
3X 1 8 是 0.111 30 秒
* DNB =未碎裂
如表4-5所示，明顯的是，當相較於經化學強化至在斷裂時發生高切割/碎斷程度之條件的玻璃製品(亦即，實例3A-3K)時，經化學強化至接近易碎性極限之條件的玻璃製品(亦即，比較實例3L-3X)經歷延遲破裂之可能性更大。具體而言，比較實例3L-3X中大於80%以延遲方式失敗，而表4中之樣本立即失敗或不碎裂。此外，比較實例3L-3X展現比實例3A-4K更少、更大、更多的多片狀碎片，該等實例3A-4K在高切割程度下失敗且展現具有低縱橫比之碎片。 實例4
根據實例4A-4B及比較實例4C-4F的玻璃製品係藉由提供具有與實例1相同的標稱組成物之玻璃基板並強化玻璃基板來製得。玻璃基板具有0.4 mm之厚度且藉由離子交換製程而化學強化，其中將玻璃基板浸沒於具有430℃之溫度的80% KNO 3及20% NaNO 3之熔融鹽浴中歷時表6所示的持續時間。
表6：實例5之離子交換持續時間。
實例 浸沒時間(小時)
實例4A 16
實例4B 32
比較實例4C 4
比較實例4D 8
比較實例4E 64
比較實例4F 128
玻璃製品中K 2O之濃度係使用輝光放電光學發射光譜術(Glow-Discharge Optical Emission Spectroscopy；GDOES)來量測。在第13圖中，置換玻璃基板中之較小Na+的較大K+離子之mol% (表示為K 2O)係表示於垂直軸上，且根據隨離子交換深度的變化來繪圖。實例4A及4B展現比其他分佈更高的儲存拉伸能量(及中心張力)，且最大化DOC以及表面壓縮之量值。
第14圖展示如藉由應用IWKB分析之Roussev I所量測的實例4G之應力分佈，該實例藉由提供與實例4A及4B之相同基板但浸沒於具有460℃之溫度的70% KNO 3及30% NaNO 3之熔融鹽浴中歷時12小時而形成。 實例5
根據實例5A-5D之玻璃製品(與實例B及C相比較)係藉由提供具有與實例2A-2C相同的標稱組成物之玻璃基板並強化玻璃基板而製得。玻璃基板藉由表7所示的離子交換製程來化學強化。
表7：實例5之離子交換條件。
實例 熔融浴組成 熔融浴溫度(℃) 浸沒持續時間(小時)
5A 80 % KNO3/20% NaNO3 460 12
比較5B 65% KNO3/35% NaNO3 460 12
比較5C 100% NaNO3 430 4
5D 100% NaNO3 430 16
實例5A及比較實例5B係使用以商標名468MP由3M供應的壓敏黏著劑黏附至透明基板，該壓敏黏著劑係以相同方式及相等厚度來塗覆。實例5A及比較實例5B斷裂，且評估所得斷裂玻璃製品。第15A及15B圖分別展示實例5A及比較實例5B之斷裂影像。如第15A圖所示，實例5A展現較高切割行為且產生具有小於約2之縱橫比的碎片。如第15B圖所示，比較實例5B導致具有較高縱橫比的碎片。
比較實例5C及實例5D不受黏著劑約束且斷裂。評估所得斷裂玻璃製品。第15C及15D圖分別展示比較實例5C及實例5D之斷裂影像。如第15C圖所示，比較實例5C展現較大碎片。如第15D圖所示，實例5D產生指示切割之碎片。咸信，子碎片(未展示)不延伸穿過玻璃製品之厚度。 實例6
根據實例6之玻璃製品係藉由提供具有與實例3A-3K相同的標稱組成物之玻璃基板並以相同方式強化來製得。評估實例6在斷裂之後在不同檢視角度下之霧度或可讀取性。在斷裂之後，實例6展現高切割程度，但仍在相對於玻璃製品之表面平面或主表面的90°檢視角度下展現良好可讀取性。可讀取性隨著檢視角度減小而下降，如藉由第16A-16D圖之影像所例示。第16A圖證明置於實例6後方的文字在相對於玻璃製品之表面平面或主表面的90度檢視角度下仍為可見及可讀取的。第16B圖展示在約67.5度之檢視角度下稍微可見及可讀取的試驗。根據第16C-16D圖，在相對於玻璃製品之表面平面或主表面的45度及22.5度之檢視角度下，文字不是清晰或可讀取的。因此，實例6可在用於顯示器時用作私密螢幕，以使得僅檢視者可清晰地讀取或看見顯示器，而檢視者旁邊的其他人將不能夠清晰地讀取顯示器。 實例7
根據實例7A-7C之玻璃製品係藉由提供具有2.5維形狀但每一者具有不同厚度(亦即，實例7A具有1 mm之厚度，實例7B具有0.8 mm之厚度且實例7C具有0.5 mm之厚度)之玻璃基板來製得。2.5維形狀包括平坦主表面及相反彎曲主表面。玻璃基板之組成物與實例2A-2C相同。每一基板之儲存拉伸能量係根據使用具有430℃之溫度的熔融浴的離子交換時間而計算。儲存拉伸能量係使用藉由SCALP量測的CT區域(第4圖中之327)上的應力總量來計算。所計算的儲存拉伸能量係根據第17圖中的離子交換時間來繪圖。為達例示目的，已繪製在10 J/m 2之儲存拉伸能量值處的虛線來表示針對易碎性之大致大致閾值。突顯區域表示用於具有0.5-1.0 mm厚度範圍的單一部件之離子交換條件，該等厚度範圍展現本文所述的行為。具體而言，當部件斷裂及若部件斷裂時，此範圍賦能跨於該部件之區域的最佳化機械效能及類似切割程度。
若已知易碎性極限用於判定針對各種厚度的離子交換參數，則在儲存拉伸能量達到低於10 J/m 2之離子交換時間的時間A，具有1 mm之厚度的玻璃基板將為非易碎的，且具有0.5 mm之厚度的玻璃基板將具有低CS。在時間C，具有0.5 mm之厚度的玻璃基板為非易碎的，且具有厚度在1 mm與0.8 mm之間的區域之玻璃基板將視為易碎的。因此，當使用易碎性之當前定義時，第17圖展示：將選擇在處於指定溫度下的給定浴中之離子交換時間，該離子交換時間對相對厚部件或非均勻厚度部件而言顯著更長，而不是將針對有意非均勻厚度部件之較薄部件或較薄區域來進行選擇。為提供具有實質上改善的掉落效能及可靠性以及相對均勻碎斷或切割程度之完全成品的2.5D部件，可為所要的是：使該部件離子交換較短時段以便置入比將選擇來限制碎斷或切割程度的情況更高的儲存拉伸能量程度。
第18圖表示第17圖所示的樣本，只不過以11表示的所置入拉伸能量現在表示為中心張力(central tension；CT)，其已用作離子交換試樣之中心區域中拉伸能量之更普遍描述符。 實例8
實例8包括藉由提供具有與實例1相同的標稱組成物之玻璃基板並強化玻璃基板而製得的玻璃製品。玻璃基板具有0.4 mm之厚度，且藉由兩步離子交換製程化學強化，其中首先將玻璃基板浸沒於具有460℃之溫度的80% KNO 3及20% NaNO 3之第一熔融鹽浴中歷時12小時，自第一熔融鹽浴移除且浸沒於具有390℃之溫度的100% KNO 3之第二熔融鹽浴中歷時12分鐘。所得玻璃製品具有624.5 MPa之表面壓縮應力、約83.3微米(等於0.208 t)之DOC及約152.6 MPa之CT，如藉由應用IWKB分析之Roussev I所量測。第19圖展示隨深度(微米)變化的壓縮應力(展示為負值)及拉伸應力(展示為正值)。
本揭示內容之態樣(1)係關於一種強化玻璃製品，其包含：第一表面及與該第一表面相對的第二表面，該等表面界定約1.1 mm或更小之厚度( t)；壓縮應力層，其自該第一表面延伸至大於約0.11· t之壓縮深度(depth of compression；DOC)；其中在玻璃製品根據易碎性試驗斷裂之後，該玻璃製品包括複數個碎片，其中該複數個碎片之至少90%具有約5或更小之縱橫比。
本揭示內容之態樣(2)係關於態樣(1)之強化玻璃製品，其中該玻璃製品在1秒或更少內斷裂成該複數個碎片，如藉由該易碎性試驗所量測。
本揭示內容之態樣(3)係關於態樣(1)或態樣(2)之強化玻璃製品，其中該複數個碎片之至少80%具有小於或等於3·t之最大尺寸。
本揭示內容之態樣(4)係關於態樣(1)至態樣(3)中任一者之強化玻璃製品，其中複數個碎片之至少50%包含2或更小之縱橫比。
本揭示內容之態樣(5)係關於態樣(1)至態樣(4)中任一者之強化玻璃製品，其中該複數個碎片之至少50%包含小於或等於約10 mm 3之體積。
本揭示內容之態樣(6)係關於態樣(1)至態樣(5)中任一者之強化玻璃製品，其中該複數個碎片包含碎片之彈出部分，其中碎片之該彈出部分構成該複數個碎片之10%或更小。
本揭示內容之態樣(7)係關於態樣(1)至態樣(6)中任一者之強化玻璃製品，其中該玻璃製品包含斷裂之前的第一重量，且其中該複數個碎片包含碎片之彈出部分及碎片之非彈出部分，碎片之該非彈出部分具有第二重量，且該第一重量與該第二重量之間的差異為該第一重量之1%。
本揭示內容之態樣(8)係關於態樣(1)至態樣(7)中任一者之強化玻璃製品，其中該玻璃製品在1秒或更少內斷裂成該複數個碎片之機率為99%或更大，如藉由易碎性試驗所量測。
本揭示內容之態樣(9)係關於態樣(1)至態樣(8)中任一者之強化玻璃製品，其中該玻璃製品包含20 J/m 2或更大之儲存拉伸能量。
本揭示內容之態樣(10)係關於態樣(1)至態樣(9)中任一者之強化玻璃製品，其中該玻璃製品包含表面壓縮應力及中心張力，其中中心張力與表面壓縮應力之比率在約0.1至約1範圍內。
本揭示內容之態樣(11)係關於態樣(10)之強化玻璃製品，其中該中心張力為100 MPa/√(t/lmm)或更大(以MPa為單位)，其中t係以mm計。
本揭示內容之態樣(12)係關於態樣(10)至態樣(11)中任一者之強化玻璃製品，其中該中心張力為50 MPa或更大。
本揭示內容之態樣(13)係關於態樣(10)至態樣(12)中任一者之強化玻璃製品，其中該表面壓縮應力為150 MPa或更大。
本揭示內容之態樣(14)係關於態樣(10)至態樣(13)中任一者之強化玻璃製品，其中該表面壓縮應力為400 MPa或更大。
本揭示內容之態樣(15)係關於態樣(10)至態樣(14)中任一者之強化玻璃製品，其中該DOC包含約0.2 t或更大。
本揭示內容之態樣(16)係關於態樣(1)至態樣(15)中任一者之強化玻璃製品，其中該玻璃製品包含鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃、含鹼金屬硼矽酸鹽玻璃、鹼金屬鋁磷矽酸鹽玻璃或鹼金屬鋁硼矽酸鹽玻璃。
本揭示內容之態樣(17)係關於態樣(1)至態樣(16)中任一者之強化玻璃製品，其中該玻璃製品係安置於圍阻層上。
本揭示內容之態樣(18)係關於一種強化玻璃製品，其包含：第一表面及與該第一表面相對的第二表面，該等表面界定約1.1 mm或更小之厚度( t)；壓縮應力層，其自該第一表面延伸至約大於0.11· t之壓縮深度(depth of compression；DOC)；其中在利用90粒SiC粒子在25 psi之壓力下研磨5秒之後，該玻璃製品展現約10 kgf或更大之破裂載荷。
本揭示內容之態樣(19)係關於態樣(18)之強化玻璃製品，其中該玻璃製品包含20 J/m 2或更大之儲存拉伸能量。
本揭示內容之態樣(20)係關於態樣(18)或態樣(19)中任一者之強化玻璃製品，如請求項18或請求項19所述之強化玻璃製品，其中該玻璃製品包含表面壓縮應力及中心張力，其中中心張力與表面壓縮應力之比率在約0.1至約1範圍內。
本揭示內容之態樣(21)係關於態樣(20)之強化玻璃製品，其中該中心張力(CT)為50 MPa或更大。
本揭示內容之態樣(22)係關於態樣(20)或態樣(21)之強化玻璃製品，其中該表面壓縮應力為150 MPa或更大。
本揭示內容之態樣(23)係關於態樣(20)至態樣(22)中任一者之強化玻璃製品，其中該表面壓縮應力為400 MPa或更大。
本揭示內容之態樣(24)係關於態樣(20)至態樣(23)中任一者之強化玻璃製品，其中該DOC包含約0.2 t或更大。
本揭示內容之態樣(25)係關於態樣(18)至態樣(24)中任一者之強化玻璃製品，其中該玻璃製品包含鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃、含鹼金屬硼矽酸鹽玻璃、鹼金屬鋁磷矽酸鹽玻璃或鹼金屬鋁硼矽酸鹽玻璃。
本揭示內容之態樣(26)係關於態樣(20)至態樣(25)中任一者之強化玻璃製品，其中該玻璃製品係黏附至基板。
本揭示內容之態樣(27)係關於一種裝置，其包含：強化玻璃基板；圍阻層；以及支撐件，其中該強化玻璃基板包含第一表面及與該第一表面相對的第二表面，該等表面界定約1.1 mm或更小之厚度( t)；壓縮應力層，其自該第一表面延伸至大於約0.11· t之壓縮深度(depth of compression；DOC)；以及50 MPa或更大之中心張力(central tension；CT)，其中該裝置包含平板電腦、透明顯示器、行動電話、視訊播放器、資訊終端裝置、電子閱讀器、膝上型電腦或不透明顯示器。
態樣(28)係關於態樣(27)之裝置，其中在該玻璃製品根據易碎性試驗斷裂之後，該玻璃製品包括具有約5或更小之縱橫比的複數個碎片。
態樣(29)係關於態樣(27)或態樣(28)之裝置，其中該玻璃製品在1秒或更少內斷裂成該複數個碎片，如藉由該易碎性試驗所量測。
態樣(30)係關於態樣(28)或態樣(29)之裝置，其中該複數個碎片之至少80%具有小於或等於5· t之最大尺寸。
態樣(31)係關於態樣(28)至態樣(30)中任一者之裝置，其中複數個碎片之至少50%各自包含2或更小之縱橫比。
態樣(32)係關於態樣(28)至態樣(31)中任一者之裝置，其中該複數個碎片之至少50%包含小於或等於約10 mm 3之體積。
態樣(33)係關於態樣(28)至態樣(32)中任一者之裝置，其中該複數個碎片包含碎片之彈出部分，其中碎片之該彈出部分構成該複數個碎片之10%或更小。
態樣(34)係關於態樣(28)至態樣(33)中任一者之裝置，其中該玻璃製品包含斷裂之前的第一重量，且其中該複數個碎片包含碎片之彈出部分及碎片之非彈出部分，碎片之該非彈出部分具有第二重量，且該第一重量與該第二重量之間的差異為該第一重量之1%。
態樣(35)係關於態樣(28)至態樣(34)中任一者之裝置，其中該玻璃製品在1秒或更少內斷裂成該複數個碎片之機率為99%或更大，如藉由易碎性試驗所量測。
態樣(36)係關於態樣(28)至態樣(35)中任一者之裝置，其中該玻璃製品包含20 J/m 2或更大之儲存拉伸能量。
態樣(37)係關於態樣(27)至態樣(36)中任一者之裝置，其中該玻璃製品包含表面壓縮應力及中心張力，其中中心張力與表面壓縮應力之比率在約0.1至約1範圍內。
態樣(38)係關於態樣(37)之裝置，其中該表面壓縮應力為150 MPa或更大。
態樣(39)係關於態樣(27)至態樣(38)中任一者之裝置，如請求項27-38中任一項所述之裝置，其中該DOC包含約0.2 t或更大。
態樣(40)係關於態樣(27)至態樣(39)中任一者之裝置，其中該玻璃製品包含鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃、含鹼金屬硼矽酸鹽玻璃、鹼金屬鋁磷矽酸鹽玻璃或鹼金屬鋁硼矽酸鹽玻璃。
態樣(41)係關於態樣(27)至態樣(40)中任一者之裝置，其中 該玻璃製品係安置於圍阻層上。
態樣(42)係關於一種強化玻璃製品，其包含：第一表面及與該第一表面相對的第二表面，該等表面界定約1.1 mm或更小之厚度( t)；壓縮應力層，其自該第一表面延伸至大於約0.11· t之壓縮深度(depth of compression；DOC)；其中在將玻璃製品積層至圍阻層且根據易碎性試驗斷裂之後，該玻璃製品包含斷裂，且其中該等斷裂之至少5%僅部分地延伸穿過該厚度。
態樣(43)係關於態樣(42)之強化玻璃製品，其中該玻璃製品在1秒或更少內斷裂成該複數個碎片，如藉由該易碎性試驗所量測。
態樣(44)係關於態樣(42)或態樣(43)之強化玻璃製品，其中該玻璃製品包含20 J/m 2或更大之儲存拉伸能量。
態樣(45)係關於態樣(42)至態樣(44)中任一者之強化玻璃製品，其中該玻璃製品包含表面壓縮應力及中心張力，其中中心張力與表面壓縮應力之比率在約0.1至約1範圍內。
態樣(46)係關於態樣(45)之強化玻璃製品，其中該中心張力為50 MPa或更大。
態樣(47)係關於態樣(45)或態樣(46)之強化玻璃製品，其中該表面壓縮應力為150 MPa或更大。
態樣(48)係關於態樣(42)至態樣(47)中任一者之強化玻璃製品，其中該DOC包含約0.2 t或更大。
態樣(49)係關於態樣(42)至態樣(48)中任一者之強化玻璃製品，其中該玻璃製品包含鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃、含鹼金屬硼矽酸鹽玻璃或鹼金屬鋁硼矽酸鹽玻璃。
態樣(50)係關於態樣(42)至態樣(49)中任一者之強化玻璃製品，其中該玻璃製品係安置於圍阻層上。
態樣(51)係關於一種消費者電子產品，其包含：外殼，該外殼具有前表面；至少部分地提供在該外殼內部的電組件，該等電組件至少包括控制器、記憶體及顯示器；以及蓋玻璃，該蓋玻璃安置在該外殼之該前表面處且處於該顯示器之上，該蓋玻璃包含強化玻璃製品，其中該強化玻璃製品包含：第一表面及與該第一表面相對的第二表面，該等表面界定約1.1 mm或更小之厚度( t)；壓縮應力層，其自該第一表面延伸至大於約0.11·t之壓縮深度(depth of compression；DOC)；以及約50 MPa或更大之中心張力(central tension；CT)。
態樣(52)係關於態樣(51)之消費者電子裝置，其中在該玻璃製品根據易碎性試驗斷裂之後，該玻璃製品包括具有約5或更小之縱橫比的複數個碎片。
態樣(53)係關於態樣(52)之消費者電子裝置，其中該玻璃製品在1秒或更少內斷裂成該複數個碎片，如藉由該易碎性試驗所量測。
態樣(54)係關於態樣(52)或態樣(53)之消費者電子裝置，其中該複數個碎片之至少80%具有小於或等於2·t之最大尺寸。
態樣(55)係關於態樣(52)至態樣(54)中任一者之消費者電子裝置，其中複數個碎片之至少50%各自包含2或更小之縱橫比。
態樣(56)係關於態樣(52)至態樣(55)中任一者之消費者電子裝置，其中該複數個碎片之至少50%包含小於或等於約10 mm 3之體積。
態樣(57)係關於態樣(52)至態樣(56)中任一者之消費者電子裝置，其中該複數個碎片包含碎片之彈出部分，其中碎片之該彈出部分構成該複數個碎片之10%或更小。
態樣(58)係關於態樣(52)至態樣(57)中任一者之消費者電子裝置，其中該玻璃製品包含斷裂之前的第一重量，且其中該複數個碎片包含碎片之彈出部分及碎片之非彈出部分，碎片之該非彈出部分具有第二重量，且該第一重量與該第二重量之間的差異為該第一重量之1%。
態樣(59)係關於態樣(53)至態樣(58)中任一者之消費者電子裝置，其中該玻璃製品在1秒或更少內斷裂成該複數個碎片之機率為99%或更大，如藉由易碎性試驗所量測。
態樣(60)係關於態樣(51)至態樣(59)中任一者之消費者電子裝置，其中該玻璃製品包含20 J/m 2或更大之儲存拉伸能量。
態樣(61)係關於態樣(51)至態樣(60)中任一者之消費者電子裝置，其中該玻璃製品包含表面壓縮應力及中心張力，其中中心張力與表面壓縮應力之比率在約0.1至約1範圍內。
態樣(62)係關於態樣(61)之消費者電子裝置，其中該表面壓縮應力為150或更大。
態樣(63)係關於態樣(51)至態樣(62)中任一者之消費者電子裝置，其中該DOC包含約0.2 t或更大。
態樣(64)係關於態樣(51)至態樣(63)中任一者之消費者電子裝置，其中該玻璃製品包含鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃、含鹼金屬硼矽酸鹽玻璃、鹼金屬鋁磷矽酸鹽或鹼金屬鋁硼矽酸鹽玻璃。
態樣(65)係關於態樣(51)至態樣(64)中任一者之消費者電子裝置，其中該玻璃製品係安置於圍阻層上。
態樣(66)係關於態樣(51)至態樣(65)中任一者之消費者電子裝置，其中該消費者電子產品包含平板電腦、透明顯示器、行動電話、視訊播放器、資訊終端裝置、電子閱讀器、膝上型電腦或不透明顯示器。
態樣(67)係關於一種包裝產品，其包含：界定包殼的外殼，該包含開口、外部表面及內部表面；其中該外殼包含強化玻璃製品，其中該強化玻璃製品包含：第一表面及與該第一表面相對的第二表面，該等表面界定約1.1 mm或更小之厚度( t)；壓縮應力層，其自該第一表面延伸至大於約0.11· t之壓縮深度(depth of compression；DOC)；以及50 MPa或更大之中心張力(central tension；CT)。
態樣(68)係關於態樣(67)之包裝產品，其中在該玻璃製品根據易碎性試驗斷裂之後，該玻璃製品包括具有約5或更小之縱橫比的複數個碎片，且其中該玻璃製品在1秒或更少內斷裂成該複數個碎片，如藉由該易碎性試驗所量測。
態樣(69)係關於態樣(68)之包裝產品，其中該複數個碎片之至少80%具有小於或等於2·t之最大尺寸。
態樣(70)係關於態樣(68)或態樣(69)之消費者電子裝置，其中複數個碎片之至少50%各自包含2或更小之縱橫比。
態樣(71)係關於態樣(68)至態樣(70)中任一者之包裝產品，其中該複數個碎片之至少50%包含小於或等於約10 mm 3之體積。
態樣(72)係關於態樣(68)至態樣(71)中任一者之包裝產品，其中該複數個碎片包含碎片之彈出部分，其中碎片之該彈出部分構成該複數個碎片之10%或更小。
態樣(73)係關於態樣(68)至態樣(72)中任一者之包裝產品，其中該玻璃製品包含斷裂之前的第一重量，且其中該複數個碎片包含碎片之彈出部分及碎片之非彈出部分，碎片之該非彈出部分具有第二重量，且該第一重量與該第二重量之間的差異為該第一重量之1%。
態樣(74)係關於態樣(68)至態樣(73)中任一者之包裝產品，其中該玻璃製品在1秒或更少內斷裂成該複數個碎片之機率為99%或更大，如藉由易碎性試驗所量測。
態樣(75)係關於態樣(67)至態樣(74)中任一者之包裝產品，其中該玻璃製品包含20 J/m 2或更大之儲存拉伸能量。
態樣(76)係關於態樣(67)至態樣(75)中任一者之包裝產品，其中該玻璃製品包含表面壓縮應力及中心張力，其中中心張力與表面壓縮應力之比率在約0.1至約1範圍內。
態樣(77)係關於態樣(76)之包裝產品，其中該表面壓縮應力為150或更大。
態樣(78)係關於態樣(67)至態樣(77)中任一者之包裝產品，其中該DOC包含約0.2 t或更大。
態樣(79)係關於態樣(67)至態樣(78)中任一者之包裝產品，其中該玻璃製品包含鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃、含鹼金屬硼矽酸鹽玻璃、鹼金屬鋁磷矽酸鹽或鹼金屬鋁硼矽酸鹽玻璃。
態樣(80)係關於態樣(67)至態樣(72)中任一者之包裝產品，其中該玻璃製品係安置於圍阻層上。
態樣(82)係關於態樣(67)至態樣(80)中任一者之包裝產品，其進一步包含醫藥材料。
態樣(83)係關於態樣(67)至態樣(81)中任一者之包裝產品，其進一步包含安置在該開口中之蓋帽。
熟習此項技術者將明白的是，可在不脫離本發明之精神或範疇的情況下做出各種修改及變化。
D 1直徑 D 2直徑 F 力 h 高度 t 1厚度 t 2厚度 10 玻璃製品/研磨環對環組態 12 主表面 14 主表面 16 次表面 18 次表面 19 新表面/斷裂產生之表面 20 圍阻層/圍阻材料 22 第二圍阻層/第二圍阻材料 100/100a 熱處理玻璃製品/基於玻璃之物件 101 第一表面 110 表面CS/研磨玻璃製品 120 CT/支撐環 130 DOC/裝載環 130a 表面 200 化學強化玻璃製品 201 第一表面 210 表面CS 220 CT 230 DOC 300 玻璃製品 301 線 302 第一表面/第一主表面 304 第二表面/第二主表面 310 表面CS值 312 應力分佈 315 CS層 317 深度/長度/DOC 320 CT 325 CT層 327 深度/長度 330 厚度/DOC 500 設備 510 試驗台 512 實心基座 514 片材 515 樣本固持器 516 氣隙 518 基於玻璃之製品樣本 520 黏著劑膠帶 530 球/實心球 600 方法 610 步驟 610a 步驟 620 步驟 630 步驟 631 步驟 632 步驟 634 步驟 636 步驟 640 步驟 1000 電子裝置 1020 外殼 1040 正面 1060 背面 1080 側表面 1120 顯示器
第1A圖是根據一或多個實施例的玻璃製品之側視圖；
第1B圖為在斷裂之後第1A圖之玻璃製品之側視圖；
第2圖為跨於基於已知熱回火玻璃之製品的厚度的橫截面視圖；
第3圖為跨於基於已知化學強化玻璃之製品的厚度的橫截面視圖；
第4圖為根據一或多個實施例的跨於基於強化玻璃之製品的厚度的橫截面視圖；
第5圖為環對環設備之示意性橫截面視圖；
第6圖為用於執行本揭示內容中所述的砂紙上倒置球(inverted ball on sandpaper；IBoS)試驗的設備之實施例之示意性橫截面視圖；
第7圖為歸因於破壞引入加彎曲的主要破裂機制之示意性橫截面表示，該彎曲典型地在用於行動電子裝置或手持式電子裝置的基於玻璃之製品中發生；
第8圖為用於在本文所述的設備中進行IBoS試驗之方法的流程圖；以及
第9A圖為包括圍阻層的第1A圖之玻璃製品之側視圖；
第9B圖為包括第二圍阻層的第9A圖之玻璃製品之側視圖；
第10圖為併入有本文所述的玻璃製品之一或多個實施例的電子裝置之前平面視圖。
第11圖為展示實例1之AROR試驗結果的圖表；
第12圖為展示實例2之掉落試驗結果之圖表；
第13圖為展示實例4的K 2O之濃度隨離子交換深度變化之圖；
第14圖為展示實例4G之應力分佈的圖；
第15A-15D圖為實例5之斷裂影像；
第16A-16D圖為展示在斷裂之後、在不同檢視角度下實例6之可讀取性的影像；
第17圖為實例7的所計算儲存拉伸能量隨離子交換時間變化之圖；以及
第18圖為實例7的所計算中心張力隨離子交換時間變化之圖；以及
第19圖為實例6之應力分佈的圖，其中根據壓縮應力及拉伸應力隨深度的變化繪圖。
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

Claims (64)

  1. 一種強化玻璃製品，其包含：一第一表面及與該第一表面相對的一第二表面，該第一表面與該第二表面界定約1.1mm或更小之一厚度(t)；一壓縮應力層，該壓縮應力層自該第一表面延伸至0.17．t或更大之一壓縮深度(DOC)；其中該壓縮應力層包含624.5MPa或更大之一表面壓縮應力；及200MPa或更大之一中心張力(CT)，其中當掉落於30粒表面之砂紙時五個樣本的該強化玻璃製品的平均面掉落試驗高度超過200cm，以及其中，在該玻璃製品根據一易碎性試驗斷裂之後，該玻璃製品包括複數個碎片，其中該玻璃製品包含斷裂之前的一第一重量，且其中該複數個碎片包含碎片之一彈出部分及碎片之一非彈出部分，碎片之該非彈出部分具有一第二重量，且該第一重量與該第二重量之間的差異為該第一重量之1%或更小。
  2. 如請求項1所述之強化玻璃製品，其中藉由該易碎性試驗所量測的，該玻璃製品在1秒或更少之內斷裂成該複數個碎片。
  3. 如請求項1所述之強化玻璃製品，其中該複數個碎片之至少80%具有小於或等於3‧t之一最大尺寸。
  4. 如請求項1所述之強化玻璃製品，其中該複數個碎片之至少50%包含2或更小之一縱橫比。
  5. 如請求項1所述之強化玻璃製品，其中該複數個碎片之至少50%包含小於或等於約10mm3之體積。
  6. 如請求項1所述之強化玻璃製品，其中碎片之該彈出部分包含該複數個碎片之10%或更小。
  7. 如請求項1所述之強化玻璃製品，其中藉由易碎性試驗所量測的，該玻璃製品在1秒或更少內斷裂成該複數個碎片之機率為99%或更大。
  8. 如請求項1所述之強化玻璃製品，其中該玻璃製品包含20J/m2或更大之一儲存拉伸能量。
  9. 如請求項1所述之強化玻璃製品，其中該玻璃製品包含一表面壓縮應力及一中心張力，其中該中心張力與該表面壓縮應力之比率在約0.1至約1的範圍內。
  10. 如請求項9所述之強化玻璃製品，其中該中心張力為100MPa/
    Figure TWI672281B_C0001
    (t/1mm)或更大(以MPa為單位)，其中t係以mm計。
  11. 如請求項9所述之強化玻璃製品，其中該中心張力為250MPa或更大。
  12. 如請求項9所述之強化玻璃製品，其中該DOC包含約0.2t或更大。
  13. 如請求項1所述之強化玻璃製品，其中該玻璃製品係安置於一圍阻層上。
  14. 一種強化玻璃製品，其包含：一第一表面及與該第一表面相對的一第二表面，該第一表面與該第二表面界定約1.1mm或更小之一厚度(t)；一壓縮應力層，該壓縮應力層自該第一表面延伸至0.17．t或更大之一壓縮深度(DOC)，其中該壓縮應力層包含624.5MPa或更大之一表面壓縮應力；及200MPa或更大之一中心張力(CT)，其中當掉落於30粒表面之砂紙時五個樣本的該強化玻璃製品的平均面掉落試驗高度超過200cm，以及其中，在該玻璃製品根據一易碎性試驗斷裂之後，該玻璃製品包括複數個碎片，其中該複數個碎片包含碎片之一彈出部分，其中碎片之該彈出部分包含該複數個碎片之10%或更小。
  15. 如請求項14所述之強化玻璃製品，其中該玻璃製品包含20J/m2或更大之一儲存拉伸能量。
  16. 如請求項14所述之強化玻璃製品，其中該玻璃製品包含一表面壓縮應力及一中心張力，其中該中心張力與該表面壓縮應力之比率在約0.1至約1的範圍內。
  17. 如請求項16所述之強化玻璃製品，其中該中心張力(CT)為250MPa或更大。
  18. 如請求項14所述之強化玻璃製品，其中該DOC包含約0.2t或更大。
  19. 如請求項14所述之強化玻璃製品，其中該玻璃製品係安置於一圍阻層上。
  20. 一種裝置，其包含：一強化玻璃基板；一圍阻層；以及一支撐件，其中該強化玻璃基板包含：一第一表面及與該第一表面相對的一第二表面，該第一表面與該第二表面界定約1.1mm或更小之一厚度(t)；一壓縮應力層，該壓縮應力層自該第一表面延伸至0.17．t或更大之一壓縮深度(DOC)，其中該壓縮應力層包含624.5MPa或更大之一表面壓縮應力，以及200MPa或更大之一中心張力(CT)，其中當掉落於30粒表面之砂紙時五個樣本的該強化玻璃基板的平均面掉落試驗高度超過200cm，及其中該裝置包含一平板電腦、一透明顯示器、一行動電話、一視訊播放器、一資訊終端裝置、一電子閱讀器、一膝上型電腦或一不透明顯示器。
  21. 如請求項20所述之裝置，其中，在該玻璃製品根據一易碎性試驗斷裂之後，該玻璃製品包括具有約5或更小之一縱橫比的複數個碎片。
  22. 如請求項21所述之裝置，其中藉由該易碎性試驗所量測的，該玻璃製品在1秒或更少之內斷裂成該複數個碎片。
  23. 如請求項21所述之裝置，其中該複數個碎片之至少80%具有小於或等於5‧t之一最大尺寸。
  24. 如請求項21所述之裝置，其中複數個碎片之至少50%各自包含2或更小之一縱橫比。
  25. 如請求項21所述之裝置，其中該複數個碎片之至少50%包含小於或等於約10mm3之體積。
  26. 如請求項21所述之裝置，其中該複數個碎片包含碎片之一彈出部分，其中碎片之該彈出部分包含該複數個碎片之10%或更小。
  27. 如請求項21所述之裝置，其中該玻璃製品包含斷裂之前的一第一重量，且其中該複數個碎片包含碎片之一彈出部分及碎片之一非彈出部分，碎片之該非彈出部分具有一第二重量，且該第一重量與該第二重量之間的差異為該第一重量之1%或更小。
  28. 如請求項21所述之裝置，其中藉由該易碎性試驗所量測的，該玻璃製品在1秒或更少內斷裂成該複數個碎片之機率為99%或更大。
  29. 如請求項20所述之裝置，其中該玻璃製品包含20J/m2或更大之一儲存拉伸能量。
  30. 如請求項20所述之裝置，其中該玻璃製品包含一表面壓縮應力及一中心張力，其中該中心張力與該表面壓縮應力之比率在約0.1至約1的範圍內。
  31. 如請求項20所述之裝置，其中該DOC包含約0.2t或更大。
  32. 如請求項20所述之裝置，其中該玻璃製品係安置於該圍阻層上。
  33. 一種強化玻璃製品，其包含：一第一表面及與該第一表面相對的一第二表面，該第一表面與該第二表面界定約1.1mm或更小之一厚度(t)；一壓縮應力層，該壓縮應力層自該第一表面延伸至0.17．t或更大之一壓縮深度(DOC)，其中該壓縮應力層包含624.5MPa或更大之一表面壓縮應力；及200MPa或更大之一中心張力(CT)，其中當掉落於30粒表面之砂紙時五個樣本的該強化玻璃製品的平均面掉落試驗高度超過200cm，以及其中，在將該玻璃製品積層至一圍阻層且根據一易碎性試驗斷裂之後，該玻璃製品包含斷裂，且其中該等斷裂之至少5%僅部分地延伸穿過該厚度。
  34. 如請求項33所述之強化玻璃製品，其中藉由該易碎性試驗所量測的，該玻璃製品在1秒或更少之內斷裂成該複數個碎片。
  35. 如請求項33所述之強化玻璃製品，其中該玻璃製品包含20J/m2或更大之一儲存拉伸能量。
  36. 如請求項33所述之強化玻璃製品，其中該玻璃製品包含一表面壓縮應力及一中心張力，其中該中心張力與該表面壓縮應力之比率在約0.1至約1的範圍內。
  37. 如請求項36所述之強化玻璃製品，其中該中心張力為250MPa或更大。
  38. 如請求項33所述之強化玻璃製品，其中該DOC包含約0.2t或更大。
  39. 一種消費者電子產品，其包含：一外殼，該外殼具有一前表面；至少部分地提供在該外殼內部的電組件，該等電組件至少包括一控制器、一記憶體及一顯示器；以及一蓋玻璃，該蓋玻璃安置在該外殼之該前表面處且處於該顯示器之上，該蓋玻璃包含一強化玻璃製品，其中該強化玻璃製品包含：一第一表面及與該第一表面相對的一第二表面，該第一表面與該第二表面界定約1.1mm或更小之一厚度(t)；一壓縮應力層，該壓縮應力層自該第一表面延伸至0.17 t或更大之一壓縮深度(DOC)，其中該壓縮應力層包含624.5MPa或更大之一表面壓縮應力；及約200MPa或更大的一中心張力(CT)，其中當掉落於30粒表面之砂紙時五個樣本的該強化玻璃製品的平均面掉落試驗高度超過200cm，以及其中，在該玻璃製品根據一易碎性試驗斷裂之後，該玻璃製品包括複數個碎片，其中該玻璃製品包含斷裂之前的一第一重量，且其中該複數個碎片包含碎片之一彈出部分及碎片之一非彈出部分，碎片之該非彈出部分具有一第二重量，且該第一重量與該第二重量之間的差異為該第一重量之1%或更小。
  40. 如請求項39所述之消費者電子產品，其中該複數個碎片具有約5或更小之一縱橫比。
  41. 如請求項39所述之消費者電子產品，其中藉由該易碎性試驗所量測的，該玻璃製品在1秒或更少之內斷裂成該複數個碎片。
  42. 如請求項39所述之消費者電子產品，其中該複數個碎片之至少80%具有小於或等於2‧t之一最大尺寸。
  43. 如請求項39所述之消費者電子產品，其中複數個碎片之至少50%各自包含2或更小之一縱橫比。
  44. 如請求項39所述之消費者電子產品，其中該複數個碎片之至少50%包含小於或等於約10mm3之體積。
  45. 如請求項39所述之消費者電子產品，其中碎片之該彈出部分包含該複數個碎片之10%或更小。
  46. 如請求項41所述之消費者電子產品，其中藉由該易碎性試驗所量測的，該玻璃製品在1秒或更少內斷裂成該複數個碎片之機率為99%或更大。
  47. 如請求項39所述之消費者電子產品，其中該玻璃製品包含20J/m2或更大之一儲存拉伸能量。
  48. 如請求項39所述之消費者電子產品，其中該玻璃製品包含一表面壓縮應力及一中心張力，其中該中心張力與該表面壓縮應力之比率在約0.1至約1的範圍內。
  49. 如請求項39所述之消費者電子產品，其中該DOC包含約0.2t或更大。
  50. 如請求項39所述之消費者電子產品，其中該玻璃製品係安置於一圍阻層上。
  51. 如請求項39所述之消費者電子產品，其中該消費者電子產品包含一平板電腦、一透明顯示器、一行動電話、一視訊播放器、一資訊終端裝置、一電子閱讀器、一膝上型電腦或一不透明顯示器。
  52. 一種包裝產品，其包含：一外殼，該外殼包含一開口、一外部表面及一內部表面，從而界定一包殼；其中該外殼包含一強化玻璃製品，其中該強化玻璃製品包含：一第一表面及與該第一表面相對的一第二表面，該第一表面與該第二表面界定約1.1mm或更小之一厚度(t)；一壓縮應力層，該壓縮應力層自該第一表面延伸至0.17．t或更大之一壓縮深度(DOC)，其中該壓縮應力層包含624.5MPa或更大之一表面壓縮應力；以及200MPa或更大之一中心張力(CT)，其中當掉落於30粒表面之砂紙時五個樣本的該強化玻璃製品的平均面掉落試驗高度超過200cm，及其中，在該玻璃製品根據一易碎性試驗斷裂之後，該玻璃製品包括複數個碎片，其中該複數個碎片包含碎片之一彈出部分及碎片之一非彈出部分，其中碎片之該彈出部分包含該複數個碎片之10%或更小。
  53. 如請求項52所述之包裝產品，其中該複數個碎片具有約5或更小之一縱橫比，及其中藉由該易碎性試驗所量測的，該玻璃製品在1秒或更少之內斷裂成該複數個碎片。
  54. 如請求項53所述之包裝產品，其中該複數個碎片之至少80%具有小於或等於2‧t之一最大尺寸。
  55. 如請求項53所述之包裝產品，其中複數個碎片之至少50%各自包含2或更小之一縱橫比。
  56. 如請求項53所述之包裝產品，其中該複數個碎片之至少50%包含小於或等於約10mm3之體積。
  57. 如請求項53所述之包裝產品，其中該玻璃製品包含斷裂之前的一第一重量，且碎片之該非彈出部分具有一第二重量，且該第一重量與該第二重量之間的差異為該第一重量之1%或更小。
  58. 如請求項53所述之包裝產品，其中藉由該易碎性試驗所量測的，該玻璃製品在1秒或更少內斷裂成該複數個碎片之機率為99%或更大。
  59. 如請求項52所述之包裝產品，其中該玻璃製品包含20J/m2或更大之一儲存拉伸能量。
  60. 如請求項52所述之包裝產品，其中該玻璃製品包含一表面壓縮應力及一中心張力，其中該中心張力與該表面壓縮應力之比率在約0.1至約1的範圍內。
  61. 如請求項52所述之包裝產品，其中該DOC包含約0.2t或更大。
  62. 如請求項52所述之包裝產品，其中該玻璃製品係安置於一圍阻層上。
  63. 如請求項52所述之包裝產品，進一步包含一醫藥材料。
  64. 如請求項52所述之包裝產品，進一步包含安置在該開口中之一蓋帽。
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