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CN105764865A - 掺杂有碱金属和不含碱金属的硼铝硅酸盐玻璃 - Google Patents

掺杂有碱金属和不含碱金属的硼铝硅酸盐玻璃 Download PDF

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CN105764865A
CN105764865A CN201480056637.0A CN201480056637A CN105764865A CN 105764865 A CN105764865 A CN 105764865A CN 201480056637 A CN201480056637 A CN 201480056637A CN 105764865 A CN105764865 A CN 105764865A
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Abstract

本发明提供掺杂有碱金属的硼铝硅酸盐玻璃。所述玻璃包含网络形成剂SiO2、B2O3和Al2O3。在一些实施方式中，所述玻璃可具有小于大约65GPa的杨氏模量和/或小于大约40×10?7/℃的热膨胀系数。所述玻璃可用作电子装置的盖板玻璃、滤色器基板、薄膜晶体管基板或玻璃层压体的外包层。

Description

掺杂有碱金属和不含碱金属的硼铝硅酸盐玻璃
本申请根据35U.S.C.§119要求2013年8月15日提交的美国临时申请系列第61/866272号的优先权，本文以该申请的内容为基础并通过引用全文将其纳入本文。
背景
本发明涉及不含碱金属或其氧化物的玻璃。更具体而言，本发明涉及含有少量碱金属和/或碱金属氧化物的玻璃、或者涉及掺杂有碱金属和不含碱金属的玻璃，且这些玻璃能够通过例如狭缝拉制和熔合拉制技术的下拉法来成形。更具体而言，本发明涉及含有少量碱金属和/或碱金属氧化物的玻璃、或者涉及掺杂有碱金属和不含碱金属的玻璃，且这些玻璃能够形成玻璃层压体的包层。
发明概述
本发明提供掺杂有碱金属的硼铝硅酸盐玻璃。所述玻璃包含网络形成剂SiO2、B2O3和Al2O3。在一些实施方式中，所述玻璃可具有小于大约65GPa的杨氏模量和/或在大约20℃～大约300℃的温度范围内取平均值小于大约40×10-7/℃的热膨胀系数。所述玻璃可用作电子装置的盖板玻璃、滤色器基板、薄膜晶体管基板或玻璃层压体的外包层。
因此，本发明的一个方面是提供一种玻璃，所述玻璃包含大约50摩尔％～大约70摩尔％的SiO2；大约5摩尔％～大约20摩尔％的Al2O3；大约12摩尔％～大约35摩尔％的B2O3；不超过大约5摩尔％的MgO；不超过大约12摩尔％的CaO；和不超过大约5摩尔％的SrO；其中，碱金属氧化物改性剂的总量小于或等于大约1摩尔％。
本发明的第二方面是提供包含SiO2、B2O3和Al2O3的玻璃。所述玻璃中碱金属氧化物改性剂的总量小于或等于大约1摩尔％。所述玻璃基本上不含P2O5，且具有以下性质中的至少一种：小于大约65GPa的杨氏模量，其在大约20℃～大约300℃的温度范围内取平均值的热膨胀系数小于大约40×10-7/℃，且其努氏划痕阈值至少为大约15N(牛顿)。
本发明的第三方面是提供一种玻璃层压件，所述玻璃层压件包含芯体玻璃和层压于所述芯体玻璃外表面上的包层玻璃。所述包层玻璃包含SiO2、B2O3和Al2O3，且所述包层玻璃中碱金属氧化物改性剂的总量小于或等于大约1摩尔％。所述包层玻璃具有第一热膨胀系数，所述第一热膨胀系数在大约20℃～大约300℃的温度范围内的平均值小于大约40×10-7/℃，所述芯体玻璃具有第二热膨胀系数，所述第二热膨胀系数在大约20℃～大约300℃的温度范围内的平均值大于所述第一热膨胀系数。
本发明的第四方面是提供一种玻璃的制造方法。所述方法包括：提供玻璃熔体，所述玻璃熔体包含SiO2、B2O3和Al2O3，其中，所述玻璃中碱金属氧化物改性剂的总量小于或等于大约1摩尔％；以及对所述玻璃熔体进行下拉以形成玻璃。
从以下详细描述、附图和所附权利要求书能明显地看出本发明的上述及其他方面、优点和显著特征。
附图的简要说明
图1是玻璃层压件的示意性的截面图。
图2a～f是玻璃样品的努氏划痕测试结果的照片。
发明详述
在以下描述中，在所有附图所示的若干视图中，相同的附图标记表示类似或相应的部分。还应理解，除非另外说明，否则，术语如“顶部”、“底部”、“向外”、“向内”等是为了方便起见的用语，不应视为限制性用语。此外，每当将一个组描述为包含一组要素和它们的组合中的至少一种时，应将其理解为所述组可以单个要素或相互组合的形式包含任何数量的这些所列要素，或者主要由任何数量的这些所列要素组成，或者由任何数量的这些所列要素组成。类似地，每当将一个组描述为由一组要素中的至少一个要素或它们的组合组成时，应将其理解为所述组可以单个要素或相互组合的形式由任何数量的这些所列要素组成。除非另有说明，否则，列举的数值范围同时包括所述范围的上限和下限，以及所述范围之间的任意范围。除非另外说明，否则，本文所用的修饰语“一个”或“一种”及其相应的修饰语“该”表示“至少一(个/种)”、或者“一(个/种)或多(个/种)”。还应理解的是，在说明书和附图中揭示的各种特征可以任意和所有的组合方式使用。
如本文所用，术语“玻璃制品”和“多种玻璃制品”以它们最广泛的意义来使用，包括全部或部分由玻璃制成的任何物体。除非另有说明，否则所有组成都以摩尔百分数(摩尔％)的形式表示。热膨胀系数(CTE)的单位是10-7/℃，且除非另有说明，其表示在大约20℃～大约300℃的温度范围内的测量值。
应注意，本文可用术语“基本上”和“大约”表示可由任何定量比较、数值、测量或其它表示方法造成的固有不确定程度。在本文中还使用这些术语表示数量的表示可以与所述的参比值有一定的偏离程度，但是不会导致所针对的对象的基本功能改变。因此，“基本上不含碱金属氧化物”或“基本上不含P2O5”的玻璃是指不向所述玻璃中主动添加或配入这些氧化物，但所述玻璃可含有很少量的作为污染物的这些氧化物。
从总体上参见附图，并具体参见图1，应理解图示是为了描述本发明的具体实施方式，这些图示不构成对本发明的内容或权利要求书的限制。为了清楚和简明起见，附图不一定按比例绘制，附图的某些特征和某些视图可能按比例放大显示或以示意图方式显示。
本发明涉及包含网络形成剂SiO2、B2O3和Al2O3的玻璃及由所述玻璃制得的玻璃制品，且在一些实施方式中，其具有低(例如小于大约40×10-7/℃)热膨胀系数(CTE)。在一些实施方式中，故意在这些玻璃中少量掺杂小于大约1摩尔％的碱金属或碱金属氧化物以降低玻璃熔体的电阻率并避免耐火外壳和加工结构的“烧穿”。在其它实施方式中，这些玻璃不含碱金属和碱金属氧化物(本文中也称作“碱金属氧化物改性剂”)。在一些实施方式中，这些玻璃还具有较低的杨氏模量和剪切模量值，以改善玻璃固有或天然的耐损坏性。
在一些实施方式中，本发明的玻璃能够利用本领域已知的例如狭缝拉制和熔合拉制法的下拉法来成形。熔合拉制法是一种用于大规模制造薄玻璃板的工业技术。相比于例如浮法或狭缝拉制法等其它平板玻璃制造技术，由熔合拉制法制得的薄玻璃板具有优异的平整度和表面品质。结果，熔合拉制法成为了制造用于液晶显示器和例如笔记本电脑、娱乐设备、桌面、便携式电脑等个人电子装置的盖板玻璃的薄玻璃基板的主流制造技术。
熔合法涉及使熔融玻璃从称为“等压槽”的槽中溢出，所述等压槽通常由锆石或另一种耐火材料制成。熔融玻璃从两侧从等压槽顶部溢流，在等压槽的底部汇合以形成单一板，使等压槽只与最终板的内部直接接触。由于在拉制处理过程中，最终玻璃板的两个外露表面都不与等压槽材料相接触，因此玻璃的两个外表面都具有完好的品质而无需后续的精加工。
为了能够进行熔合拉制，玻璃必须具有足够高的液相线粘度(即熔融玻璃在液相线温度下的粘度)。在一些实施方式中，本发明的玻璃的液相线粘度至少为大约100千泊(kpoise)，在其它实施方式中，至少为大约120千泊，且在其它实施方式中，这些玻璃的液相线粘度为至少大约300千泊。在那些使用掺杂有碱金属和不含碱金属的玻璃作为玻璃层压件中的包层且芯体玻璃相对于温度的粘度性质与包层玻璃的粘度性质大致相同的例子中，包层玻璃的液相线粘度可大于或等于大约70千泊。
传统的熔合拉制是利用单一等压槽来完成的，得到均匀的玻璃产品。更复杂的层压熔合法利用两个等压槽来形成层压板，所述层压板包含在单侧(或两侧)被外部包层包裹的芯体玻璃组合物。层压熔合法的主要优势之一在于当包层玻璃的热膨胀系数小于芯体层的热膨胀系数时，CTE的差异在外部包层中产生了压缩应力。压缩应力会增加最终玻璃产品的强度而无需进行离子交换处理。与离子交换不同，可实现这种强化而不在玻璃中使用碱金属离子。
因此，在一些实施方式中，本发明的掺杂有碱金属和不含碱金属的玻璃可用于形成示意性地示于图1中的玻璃层压体。玻璃层压件100包含芯体玻璃110，所述芯体玻璃110被本发明所述的由掺杂有碱金属和不含碱金属的玻璃所形成的包层玻璃120或“包层”包裹。芯体玻璃110的CTE大于包层120中掺杂有碱金属和不含碱金属的玻璃的CTE。在一些实施方式中，芯体玻璃可以是碱金属铝硅酸盐玻璃。在一个非限制性的例子中，芯体玻璃是碱金属铝硅酸盐玻璃，所述碱金属铝硅酸盐玻璃的组成为66.9摩尔％的SiO2、10.1摩尔％的Al2O3、0.58摩尔％的B2O3、7.45摩尔％的Na2O、8.39摩尔％的K2O、5.78摩尔％的MgO、0.58摩尔％的CaO、0.2摩尔％的SnO2、0.01摩尔％的ZrO2和0.01摩尔％的Fe2O3，其应变点为572℃，退火点为629℃，软化点为888℃，且CTE＝95.5×10-7/℃。
当本发明的掺杂有碱金属和不含碱金属的玻璃组合物被用作层压产品中的包层玻璃时，其可使包层具有高压缩应力。本发明所述的碱金属氧化物含量低/掺杂有碱金属和不含碱金属的能够进行熔合成形的玻璃的CTE通常为大约40×10-7/℃或更小，且在一些实施方式中，为大约35×10-7/℃或更小。当这种玻璃与例如CTE为90×10-7/℃的碱金属铝硅酸盐玻璃(例如康宁股份有限公司(CorningIncorporated)生产的玻璃)进行搭配时，可利用下文中给出的弹性应力公式来计算包层玻璃中的预计的压缩应力，其中，下标1和2分别表示芯体玻璃和包层玻璃：
σ 2 = E 1 ( e 2 - e 1 ) ( E 1 E 2 ( 1 - v 2 ) ) + ( 2 t 2 t 1 ( 1 - v 1 ) )
和
σ 1 = - 2 t 2 t 1 σ 2
其中E表示杨氏模量，ν表示泊松比，t表示玻璃厚度，σ表示应力，e2-e1表示包层玻璃与芯体玻璃之间热膨胀的差值。使用具有相同弹性模量和泊松比的包层玻璃和芯体玻璃可进一步简化上式。
为了计算包层玻璃与芯体玻璃之间的热膨胀差值，假设将应力设置于包层玻璃和芯体玻璃中较软的玻璃的应变点之下。包层玻璃中的应力可通过使用这些假设和上述公式来估算。对于作为包层玻璃的CTE为30×10-7/℃的典型的显示屏状玻璃和CTE为90×10-7/℃的碱金属铝硅酸盐芯体玻璃而言，其总厚度为0.5～1.0mm，而包层玻璃的厚度为10～100μm，估算包层玻璃的压缩应力在大约200MPa～大约315MPa的范围内。在一些实施方式中，本发明的玻璃的热膨胀系数小于大约40×10-7/℃，而在一些实施方式中，小于大约35×10-7/℃。对于这些玻璃，包层玻璃层的压缩应力至少为大约40MPa，在其它实施方式中，至少为大约80MPa。
本发明的掺杂有碱金属和不含碱金属的玻璃具有特别低的热膨胀系数。在一些实施方式中，本发明的玻璃的CTE小于大约40×10-7/℃，在其它实施方式中，小于大约35×10-7/℃。当与具有更高CTE的芯体玻璃搭配时，本发明的玻璃使最终层压玻璃产品的包层中产生较大的压缩应力。这增加了该玻璃层压件产品的强度。在层压件的包层中使用本发明的玻璃可使室温压缩应力至少为大约40MPa，而在一些实施方式中，至少为大约80MPa。当本发明的玻璃被用作包层时，可降低对其液相线粘度的要求。在那些芯体玻璃相对于温度的粘度性质与包层玻璃的粘度性质大致相同(即“匹配”)的实施方式中，包层玻璃的液相线粘度可大于或等于大约70千泊。
掺杂有碱金属和不含碱金属的玻璃的杨氏模量和剪切模量值明显低于其它市售可得的熔合拉制玻璃的杨氏模量和剪切模量值。在一些实施方式中，杨氏模量小于大约65千兆帕斯卡(GPa)，在其它实施方式中，小于大约60GPa。低弹性模量使这些玻璃具有较高的固有耐损坏性。
在一些实施方式中，本发明的玻璃主要由以下物质组成或包含以下物质：大约50摩尔％～大约70摩尔％的SiO2(即50摩尔％≤SiO2≤70摩尔％)；大约5摩尔％～大约20摩尔％的Al2O3(即5摩尔％≤Al2O3≤20摩尔％)；大约12摩尔％～大约35摩尔％的B2O3(即12摩尔％≤B2O3≤35摩尔％)；不超过大约5摩尔％的MgO(即0摩尔％≤MgO≤5摩尔％)；不超过大约12摩尔％的CaO(即0摩尔％≤CaO≤12摩尔％)；和不超过大约5摩尔％的SrO(即0摩尔％≤SrO≤5摩尔％)，其中，碱金属氧化物改性剂的总量小于或等于0.1摩尔％(即0摩尔％≤Li2O+Na2O+K2O≤0.1摩尔％)。在一些实施方式中，4摩尔％≤MgO+CaO+SrO≤Al2O3+1摩尔％。在某些实施方式中，本发明的玻璃基本上不含P2O5和/或碱金属氧化物改性剂，或含有0摩尔％的P2O5和/或碱金属氧化物改性剂。
本发明的玻璃还可包含不超过大约0.5摩尔％的Fe2O3(即0摩尔％≤Fe2O3≤0.5摩尔％)；不超过大约0.2摩尔％的ZrO2(即0摩尔％≤ZrO2≤0.2摩尔％)；和可选的至少一种澄清剂，例如SnO2、CeO2、As2O3、Sb2O5、Cl-、F-等。在一些实施方式中，至少一种澄清剂可包含不超过大约0.7摩尔％的SnO2(即0摩尔％≤SnO2≤0.5摩尔％)；不超过大约0.7摩尔％的CeO2(即0摩尔％≤CeO2≤0.7摩尔％)；不超过大约0.5摩尔％的As2O3(即0摩尔％≤As2O3≤0.5摩尔％)；和不超过大约0.5摩尔％的Sb2O3(即0摩尔％≤Sb2O3≤0.5摩尔％)。
在具体的实施方式中，本发明的玻璃主要由以下物质组成或包含以下物质：大约55摩尔％～大约70摩尔％的SiO2(即55摩尔％≤SiO2≤70摩尔％)；大约6摩尔％～大约10摩尔％的Al2O3(即6摩尔％＜Al2O3≤10摩尔％)；大约18摩尔％～大约30摩尔％的B2O3(即18摩尔％≤B2O3≤30摩尔％)；不超过大约3摩尔％的MgO(即0摩尔％≤MgO≤3摩尔％)；大约2摩尔％～大约10摩尔％的CaO(即2摩尔％≤CaO≤10摩尔％)；和不超过大约3摩尔％的SrO(即0摩尔％≤SrO≤3摩尔％)，其中，碱金属氧化物改性剂的总量小于或等于1摩尔％(即0摩尔％≤Li2O+Na2O+K2O≤1摩尔％)。在一些实施方式中，本发明的玻璃中MgO、CaO和SrO的总量大于或等于大约4摩尔％且小于或等于玻璃中Al2O3的量(即4摩尔％≤MgO+CaO+SrO≤Al2O3)。在一些实施方式中，本发明的玻璃中碱金属氧化物和碱土金属氧化物的总量大于或等于大约4摩尔％且小于或等于玻璃中Al2O3的量(即4摩尔％≤Li2O+Na2O+K2O+MgO+CaO+SrO≤Al2O3)。在某些实施方式中，所述玻璃不含P2O5。
所述玻璃还可包含不超过大约0.2摩尔％的ZrO2(即0摩尔％≤ZrO2≤0.2摩尔％)；不超过大约0.2摩尔％的Fe2O3(即0摩尔％≤Fe2O3≤0.2摩尔％)；和至少一种澄清剂，例如SnO2、CeO2、As2O3、Sb2O5、Cl-、F-等。在一些实施方式中，至少一种澄清剂包含不超过大约0.2摩尔％的SnO2(即0摩尔％≤SnO2≤0.2摩尔％)。
这些玻璃的组成和非限制性例子列入表1。这些玻璃的每一种氧化物组分都具有功能。二氧化硅(SiO2)是主要的玻璃形成氧化物，并为熔融玻璃形成网络骨架。纯SiO2具有低CTE且不含碱金属。但是，因为其极高的熔融温度，纯SiO2与熔合拉制法是不兼容的。其粘度曲线也过高而无法与层压结构中的任何芯体玻璃相匹配。在一些实施方式中，本发明所述玻璃中的SiO2的量在大约50摩尔％～大约70摩尔％的范围内。在其它实施方式中，SiO2的浓度在大约55摩尔％～大约70摩尔％的范围内。
除了二氧化硅以外，本发明的玻璃还包含网络形成剂Al2O3和B2O3以实现稳定的玻璃成形、低CTE、低杨氏模量、低剪切模量并且促进熔化和成形。通过以适当的浓度混合全部的这四种网络形成剂，可以在将对例如碱金属氧化物或碱土金属氧化物的会使CTE和模量上升的网络改性剂的需要降到最低的同时，实现稳定块体玻璃的形成。与SiO2类似、Al2O3可增强玻璃网络的刚度。氧化铝可以四配位或五配位的形式存在于玻璃中。在一些实施方式，本发明的玻璃包含大约5摩尔％～大约12摩尔％的Al2O3，在具体的实施方式中，包含大约6摩尔％～大约10摩尔％的Al2O3。
氧化硼(B2O3)也是一种玻璃形成氧化物，其被用于降低粘度，从而改善熔化和形成玻璃的能力。B2O3可以三配位或四配位的形式存在于玻璃网络中。三配位的B2O3是用于降低杨氏模量和剪切模量，从而改善玻璃的固有耐损坏性的最有效的氧化物。因此，在一些实施方式中，本发明的玻璃包含大约12摩尔％～大约35摩尔％的B2O3，在其它实施方式中，包含大约18摩尔％～大约30摩尔％的B2O3。
碱土金属氧化物(MgO、CaO和SrO)与B2O3类似，也可改善玻璃的熔化性能。然而，它们也会使CTE和杨氏模量以及剪切模量增大。在一些实施方式中，本发明的玻璃包含不超过大约5摩尔％的MgO、不超过大约12摩尔％的CaO和不超过大约5摩尔％的SrO，在其它实施方式中，包含不超过大约3摩尔％的MgO、大约2摩尔％～大约10摩尔％的CaO和不超过大约3摩尔％的SrO。为了确保玻璃中大部分的B2O3处于三配位的状态从而取得较高的天然耐划痕性，在一些实施方式中，(MgO)+(CaO)+(SrO)≤(Al2O3)+1摩尔％，或者在其它实施方式中，(MgO)+(CaO)+(SrO)≤(Al2O3)。
本发明的玻璃还可以较低的浓度包含至少一种澄清剂，例如SnO2、CeO2、As2O3、Sb2O5、Cl-、F-等，以帮助在熔化过程中去除气态内含物。在一些实施方式中，本发明的玻璃可包含不超过大约0.7摩尔％的SnO2、不超过大约0.7摩尔％的CeO2、不超过大约0.5摩尔％的As2O3和/或不超过大约0.5摩尔％的Sb2O3。在其它实施方式中，至少一种澄清剂可包含不超过大约0.2摩尔％的SnO2。
少量的ZrO2也会通过热玻璃与熔化器中基于氧化锆的耐火材料相接触而引入，因此监测其在玻璃中的水平对于判断槽随时间的磨损速率可能是很重要的。在一些实施方式中，本发明的玻璃可包含不超过大约0.1摩尔％的ZrO2。本发明的玻璃可进一步以低浓度包含Fe2O3，由于这种材料是批料中常见的杂质。在一些实施方式中，本发明的玻璃可包含不超过大约0.5摩尔％的Fe2O3，在其它实施方式中，包含不超过大约0.2摩尔％的Fe2O3。
表1：玻璃的示例性组成
续表1
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高含量的硼可使玻璃在不利用离子交换来进行化学强化的条件下具有高水平的固有或“天然”的耐划痕性。耐划痕性通过努氏划痕阈值测试来测量。在努氏划痕阈值测试中，机械测试仪利用努氏金刚石以递增的负荷对玻璃进行划刻，以确定横向裂纹的产生；例如大于原始划痕/凹槽的宽度的两倍的连续裂纹。将该横向裂纹的产生定义为“努氏划痕阈值”。本发明的玻璃的最小努氏划痕阈值为大约15N(牛顿)。在一些实施方式中，努氏划痕阈值至少为20N，而在其它实施方式中，至少为大约25N。
表1中玻璃样品25的努氏划痕测试结果的照片示于图2a～f。该玻璃未在测试前进行过离子交换。在负荷不超过26N(图2a～d)的状态下，未观察到与原始划痕200关联的横向裂纹。在28N(图2e)的负荷下观察到横向裂纹202，但是横向裂纹212的开裂程度小于原始划痕202的宽度的两倍。由于观察到的横向裂纹214大于原始划痕204的宽度的两倍，因此在30N的负荷下达到了该玻璃的努氏划痕阈值(图2f)。
相比于本发明的玻璃，其它碱土金属硼硅酸盐玻璃(Eagle玻璃，由康宁股份有限公司制造)的努氏划痕阈值为8～10N，而经过离子交换的碱金属铝硅酸盐玻璃(玻璃和玻璃3，由康宁股份有限公司制造)的努氏划痕阈值分别为3.9～4.9N和9.8～12N。
本发明还提供了一种玻璃的制造方法，所述方法包括提供玻璃熔体和对所述玻璃熔体进行下拉以形成玻璃，所述玻璃熔体包含SiO2、B2O3，还包含Al2O3和P2O5中的至少一种，其中，所述玻璃熔体基本上不含碱金属氧化物改性剂。在一些实施方式中，对玻璃进行下拉的步骤包括对所述玻璃熔体进行狭缝拉制，而在其它实施方式中，进行玻璃熔体进行熔合拉制。
在某些实施方式中，本方法还包括提供芯体玻璃熔体并熔合拉制所述芯体玻璃熔体以形成芯体玻璃，所述芯体玻璃的热膨胀系数小于包层玻璃的热膨胀系数。然后，熔合拉制所述包层玻璃熔体以形成包层玻璃层，从而包裹住所述芯体玻璃。包层玻璃层处于至少为大约40MPa的压缩应力之下，在一些实施方式中，该压缩应力至少为大约80MPa。
本发明的玻璃由于基本上不含碱金属因而适用于薄膜晶体管(TFT)显示器应用。这些应用需要掺杂有碱金属和不含碱金属的界面，因为碱金属离子的存在会使薄膜晶体管受到毒害。因此，经过离子交换的含碱金属玻璃不适用于这种应用。使用本发明的掺杂有碱金属和不含碱金属的玻璃作为包层的玻璃层压件可提供一种强化玻璃产品和掺杂有碱金属和不含碱金属或掺杂有少量(＜1摩尔％)碱金属或碱金属氧化物的界面。在一些实施方式中，掺杂有碱金属和不含碱金属的玻璃还具有高退火点和应变点以降低热紧缩，这是TFT显示器基板所需要的。本发明的玻璃还可被用于各种电子装置的滤色器基板、盖板玻璃或触摸界面中。
虽然为了说明给出了典型的实施方式，但是前面的描述不应被认为是对本说明书或所附权利要求书的范围的限制。因此，在不偏离本说明书或者所附权利要求书的精神和范围的情况下，本领域的技术人员可想到各种改进、修改和替换形式。

Claims (69)

1.一种玻璃，所述玻璃包含：大约50摩尔％～大约70摩尔％的SiO2；大约5摩尔％～大约20摩尔％的Al2O3；大约12摩尔％～大约35摩尔％的B2O3；不超过大约5摩尔％的MgO；不超过大约12摩尔％的CaO；和不超过大约5摩尔％的SrO；其中，碱金属氧化物改性剂的总量小于或等于大约1摩尔％。
2.如权利要求1所述的玻璃，其特征在于，4摩尔％≤MgO+CaO+SrO≤Al2O3+1摩尔％。
3.如权利要求1或2所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃的杨氏模量小于大约65GPa。
4.如权利要求3所述的玻璃，其特征在于，所述杨氏模量小于大约60GPa。
5.如权利要求1～4中任一项所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃的热膨胀系数小于大约40×10-7/℃。
6.如权利要求5所述的玻璃，其特征在于，所述热膨胀系数小于大约35×10-7/℃。
7.如权利要求1～6中任一项所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃还包含至少一种澄清剂。
8.如权利要求7所述的玻璃，其特征在于，所述至少一种澄清剂包含SnO2、CeO2、As2O3、Sb2O5、Cl-和F-中的至少一种。
9.如权利要求8所述的玻璃，其特征在于，所述至少一种澄清剂包含以下物质中的至少一种：不超过大约0.7摩尔％的SnO2、0.7摩尔％的CeO2、不超过大约0.5摩尔％的As2O3和不超过大约0.5摩尔％的Sb2O3。
10.如权利要求1～9中任一项所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃包含总量大于或等于大约4摩尔％的MgO、CaO和SrO。
11.如权利要求10所述的玻璃，其特征在于，4摩尔％≤MgO+CaO+SrO≤Al2O3。
12.如权利要求1～11中任一项所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃包含：大约55摩尔％～大约70摩尔％的SiO2；大于6摩尔％至大约10摩尔％的Al2O3；大约18摩尔％～大约30摩尔％的B2O3；不超过大约3摩尔％的MgO；不超过大约10摩尔％的CaO；不超过大约3摩尔％的SrO。
13.如权利要求12所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃包含不超过大约0.2摩尔％的SnO2。
14.如权利要求1～13中任一项所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃形成玻璃层压件中的包层，所述玻璃层压件包含芯体玻璃，且所述玻璃层压件的热膨胀系数大于所述包层的热膨胀系数。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述包层处于至少大约40MPa的压缩应力下。
16.如权利要求1～14中任一项所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃的液相线粘度至少为100千泊。
17.如权利要求16所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃可进行下拉。
18.如权利要求1～17中任一项所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃包含不超过大约0.5摩尔％的Fe2O3和不超过大约0.1摩尔％的ZrO2。
19.如权利要求1～18中任一项所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃不含碱金属氧化物改性剂。
20.如权利要求1～19中任一项所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃的努氏划痕阈值至少为15N。
21.如权利要求20所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃的努氏划痕阈值至少为20N。
22.如权利要求1～21中任一项所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃形成以下产品的至少一部分：滤色器基板、薄膜晶体管基板、盖板玻璃或触摸界面。
23.一种玻璃，所述玻璃包含SiO2、B2O3和Al2O3，其特征在于，碱金属氧化物改性剂的总量小于或等于大约1摩尔％且所述玻璃基本上不含P2O5，且所述玻璃具有以下性质中的至少一种：小于大约65GPa的杨氏模量和小于大约40×10-7/℃的热膨胀系数。
24.如权利要求23所述的玻璃，其特征在于，所述杨氏模量小于大约60GPa。
25.如权利要求23或24所述的玻璃，其特征在于，所述热膨胀系数小于大约35×10-7/℃。
26.如权利要求23～25中任一项所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃包含：大约50摩尔％～大约70摩尔％的SiO2；大约5摩尔％～大约20摩尔％的Al2O3；大约12摩尔％～大约35摩尔％的B2O3；不超过大约5摩尔％的MgO；不超过大约12摩尔％的CaO和不超过大约5摩尔％的SrO；其中，碱金属氧化物改性剂的总量小于或等于大约1摩尔％。
27.如权利要求26所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃还包含至少一种澄清剂，所述澄清剂包含SnO2、CeO2、As2O3、Sb2O5、Cl-和F-中的至少一种。
28.如权利要求27所述的玻璃，其特征在于，所述至少一种澄清剂包含以下物质中的至少一种：不超过大约0.7摩尔％的SnO2、不超过大约0.5摩尔％的As2O3和不超过大约0.5摩尔％的Sb2O3。
29.如权利要求26～28中任一项所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃包含总量大于或等于大约4摩尔％的MgO、CaO和SrO。
30.如权利要求29所述的玻璃，其特征在于，4摩尔％≤MgO+CaO+SrO≤Al2O3+1摩尔％。
31.如权利要求23～30中任一项所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃包含：大约55摩尔％～大约70摩尔％的SiO2；大于6摩尔％至大约10摩尔％的Al2O3；大约18摩尔％～大约30摩尔％的B2O3；不超过大约3摩尔％的MgO；不超过大约10摩尔％的CaO；和不超过大约3摩尔％的SrO以及可选的至少一种澄清剂。
32.如权利要求31所述的玻璃，其特征在于，所述至少一种澄清剂包含不超过大约0.2摩尔％的SnO2。
33.如权利要求31所述的玻璃，其特征在于，4摩尔％≤MgO+CaO+SrO≤Al2O3。
34.如权利要求23～33中任一项所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃形成玻璃层压件中的包层，所述玻璃层压件包含芯体玻璃，其中，所述芯体玻璃的热膨胀系数大于所述包层的热膨胀系数。
35.如权利要求34所述的方法，其特征在于，所述包层处于至少大约40MPa的压缩应力下。
36.如权利要求23～35中任一项所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃形成滤色器基板、薄膜晶体管基板、盖板玻璃或触摸界面的至少一部分。
37.如权利要求23～36中任一项所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃的液相线粘度至少为100千泊。
38.如权利要求37所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃可进行下拉。
39.如权利要求23～38中任一项所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃的努氏划痕阈值至少为15N。
40.如权利要求39所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃的努氏划痕阈值至少为20N。
41.一种玻璃层压件，所述玻璃层压件包含芯体玻璃和层压于所述芯体玻璃外表面上的包层玻璃，所述包层玻璃层包含SiO2、B2O3和Al2O3，其中，所述包层玻璃中的碱金属氧化物改性剂的总量小于或等于大约1摩尔％，且所述包层玻璃具有小于大约40×10-7/℃的第一热膨胀系数,而所述芯体玻璃具有大于所述第一热膨胀系数的第二热膨胀系数。
42.如权利要求41所述的玻璃层压件，其特征在于，所述热膨胀系数小于大约35×10-7/℃。
43.如权利要求41或42所述的玻璃层压件，其特征在于，所述包层玻璃包含：大约50摩尔％～大约70摩尔％的SiO2；大约5摩尔％～大约20摩尔％的Al2O3；大约12摩尔％～大约35摩尔％的B2O3；不超过大约5摩尔％的MgO；不超过大约12摩尔％的CaO；不超过大约5摩尔％的SrO；和可选的至少一种澄清剂，其中，碱金属氧化物改性剂的总量小于或等于大约1摩尔％。
44.如权利要求43所述的玻璃层压件，其特征在于，所述至少一种澄清剂包含SnO2、CeO2、As2O3、Sb2O5、Cl-和F-中的至少一种。
45.如权利要求44所述的玻璃层压件，其特征在于，所述至少一种澄清剂包含以下物质中的至少一种：不超过大约0.7摩尔％的SnO2、不超过大约0.5摩尔％的As2O3和不超过大约0.5摩尔％的Sb2O3。
46.如权利要求41～45中任一项所述的玻璃层压件，其特征在于，所述包层玻璃包含总量大于或等于大约4摩尔％的MgO、CaO和SrO。
47.如权利要求41～46中任一项所述的玻璃层压件，其特征在于，所述包层玻璃包含：大约55摩尔％～大约70摩尔％的SiO2；大于6摩尔％～大约10摩尔％的Al2O3；大约18摩尔％～大约30摩尔％的B2O3；不超过大约3摩尔％的MgO；不超过大约10摩尔％的CaO；不超过大约3摩尔％的SrO；和可选的至少一种澄清剂，其中，碱金属氧化物改性剂的总量小于或等于大约0.5摩尔％。
48.如权利要求47所述的玻璃层压件，其特征在于，所述至少一种澄清剂包含大约0.2摩尔％的SnO2。
49.如权利要求41～48中任一项所述的玻璃层压件，其特征在于，所述包层玻璃处于至少大约40MPa的压缩应力下。
50.如权利要求41～49中任一项所述的玻璃层压件，其特征在于，所述芯体玻璃包含碱金属铝硅酸盐玻璃。
51.如权利要求41～50中任一项所述的玻璃层压件，其特征在于，所述包层玻璃不含碱金属氧化物改性剂。
52.如权利要求41～51中任一项所述的玻璃层压件，其特征在于，所述玻璃的努氏划痕阈值至少为15N。
53.如权利要求52所述的玻璃层压件，其特征在于，所述玻璃的努氏划痕阈值至少为20N。
54.如权利要求41～53中任一项所述的玻璃层压件，其特征在于，所述包层玻璃的液相线粘度至少为大约70千泊。
55.一种玻璃的制造方法，所述方法包括：
a.提供玻璃熔体，所述玻璃熔体包含SiO2、B2O3和Al2O3，其中，所述玻璃熔体中碱金属氧化物改性剂的总量小于或等于大约1摩尔％；以及
b.对所述玻璃熔体进行下拉以形成玻璃。
56.如权利要求55所述的方法，其特征在于，对所述玻璃熔体进行下拉的操作包括熔合拉制所述玻璃熔体。
57.如权利要求55或56所述的方法，其特征在于，所述玻璃熔体是包层玻璃熔体，且所述方法还包括：
a.提供芯体玻璃熔体；
b.熔合拉制所述芯体玻璃熔体以形成芯体玻璃；以及
c.熔合拉制所述包层玻璃熔体以形成包裹所述芯体玻璃的包层玻璃，其中，所述芯体玻璃的热膨胀系数大于所述包层玻璃的热膨胀系数。
58.如权利要求57所述的方法，其特征在于，所述包层处于至少大约100MPa的压缩应力下。
59.如权利要求55～58中任一项所述的方法，其特征在于，所述包层的热膨胀系数小于大约40×10-7/℃。
60.如权利要求59所述的方法，其特征在于，所述热膨胀系数小于大约35×10-7/℃。
61.如权利要求55～60中任一项所述的方法，其特征在于，所述玻璃的杨氏模量小于大约65GPa。
62.如权利要求51所述的方法，其特征在于，所述杨氏模量小于大约60GPa。
63.如权利要求55～62中任一项所述的方法，其特征在于，所述包层玻璃的液相线粘度至少为大约70千泊。
64.如权利要求55～63中任一项所述的方法，其特征在于，所述包层玻璃包含：其中，所述玻璃包含：大约50摩尔％～大约70摩尔％的SiO2；大约5摩尔％～大约20摩尔％的Al2O3；大约12摩尔％～大约35摩尔％的B2O3；不超过大约5摩尔％的MgO；不超过大约12摩尔％的CaO；不超过大约5摩尔％的SrO；和可选的至少一种澄清剂，其中，碱金属氧化物改性剂的总量小于或等于大约1摩尔％。
65.如权利要求64所述的方法，其特征在于，所述包层玻璃包含：大约55摩尔％～大约70摩尔％的SiO2；大于6摩尔％至大约10摩尔％的Al2O3；大约18摩尔％～大约30摩尔％的B2O3；不超过大约3摩尔％的MgO；不超过大约10摩尔％的CaO；不超过大约3摩尔％的SrO；和可选的至少一种澄清剂，其中，碱金属氧化物改性剂的总量小于或等于大约0.5摩尔％。
66.如权利要求64或65所述的方法，其特征在于，所述包层玻璃包含总量大于或等于大约4摩尔％的MgO、CaO和SrO。
67.如权利要求55～64中任一项所述的方法，其特征在于，所述玻璃不含碱金属氧化物改性剂。
68.如权利要求55～65中任一项所述的方法，其特征在于，所述玻璃的努氏划痕阈值至少为15N。
69.如权利要求68所述的方法，其特征在于，所述玻璃的努氏划痕阈值至少为20N。
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