在玻璃组合物的熔化期间降低金属氧化态的方法

文档序号:1642853 发布日期:2019-12-20 浏览:31次 >En<

阅读说明:本技术 在玻璃组合物的熔化期间降低金属氧化态的方法 (Method for reducing metal oxidation state during melting of glass composition ) 是由 M·M·阿什顿-帕顿 E·A·金 于 2018-05-02 设计创作,主要内容包括:本文公开了玻璃制造方法,所述方法包括:将熔融玻璃输送至熔化容器,所述熔化容器包括至少一个电极并且该电极含MoO&lt;Sub&gt;3&lt;/Sub&gt;;向所述至少一个电极施加电流;使批料与所述至少一个电极接触一段时间,该时间足以降低批料中存在的至少一种夹杂金属的氧化态;以及熔化批料以产生熔融玻璃。本文还公开了用于改变玻璃组合物的方法以及由这些方法生产的玻璃制品。(Disclosed herein is a glass manufacturing method comprising: delivering molten glass to a melting vessel, the melting vessel comprising at least one electrode and the electrode comprising MoO 3 (ii) a Applying a current to the at least one electrode; contacting the batch material with the at least one electrode for a time sufficient to reduce the oxidation state of at least one inclusion metal present in the batch material; and melting the batch material to produce molten glass. Also disclosed hereinMethods for modifying glass compositions and glass articles produced by these methods.)

在玻璃组合物的熔化期间降低金属氧化态的方法

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119要求于2017年5月5日提交的系列号为62/502,134的美国临时申请的优先权权益,本申请以该申请的内容为基础,并通过引用的方式将其全文纳入本文。

技术领域

本公开一般涉及在玻璃成形过程期间,降低玻璃组合物中存在的一种或多种金属的氧化态的方法,更具体地,涉及使用包含三氧化钼的电极在玻璃组合物的熔化期间降低夹杂金属(例如铁)的氧化态的方法。

背景技术

高性能显示装置,例如液晶显示器(LCD)和等离子体显示器,通常用于各种电子器件中,例如手机,笔记本电脑,电子平板电脑,电视机和计算机监视器。目前上市的显示装置可将一种或多种高精度玻璃片用作例如电子电路部件的基材、导光板(LGP)、滤色器或盖板玻璃等等。消费者对具有尺寸和图像质量要求不断提高的高性能显示器的需求促使需要用于生产大型、高质量、高精度玻璃片的改进的制造方法。

一种示例性LCD可包括LGP,例如玻璃LGP,其任选地连接到侧光式或背光式构造的光源以为显示器提供光。在玻璃LGP的前表面(面向使用者的表面)或后表面(背向使用者的表面)上可定位有各种光学膜,以引导、定向或以其他方式改变来自光源的光。当光与玻璃LGP和光学层相互作用时,一些光可能因为散射和/或吸收而损失。

久而久之,蓝光波长(~450-500nm)的吸收可能不期望地导致LCD所显示的图像发生“色偏”或变色。变色在高温下可能加速,所述高温例如在正常的LCD操作温度内。再者,LED光源可因显著地发射蓝光波长而加剧色偏。当光垂直于LGP传输时(例如在背光式构造中),色偏可能不那么容易被感知,但是当光沿着LGP的长度传输时(例如在侧光式构造中),由于更长的传输长度,色偏可能更加明显。沿着LGP长度的蓝光吸收可导致蓝光强度显著损失,并因此沿着传播方向显著改变颜色(例如黄色偏)。在一些情况中,人眼可以感知从显示器的一个边缘到另一个边缘的色偏。

因此,将会有利的是,提供色偏减少的玻璃制品,例如相比于红光波长的吸收,具有更低的蓝光波长吸收的玻璃制品。还将有利的是,提供在玻璃制造过程期间(例如在熔化过程期间)改变玻璃组合物中存在的一种或多种夹杂金属(tramp metal)的氧化态的方法,以改进被玻璃制品吸收的蓝光波长/红光波长的比值。

发明内容

本公开涉及玻璃制造方法,所述方法包括:将批料输送至熔化容器,所述熔化容器包括至少一个电极并且所述电极含MoO3;向所述至少一个电极施加电流;使批料与所述至少一个电极接触一段时间,该时间足以降低批料中存在的至少一种夹杂金属的氧化态;以及熔化批料以产生熔融玻璃。本文还公开了用于改变玻璃组合物的方法,所述方法包括:将批料输送至熔化容器,所述熔化容器包括至少一个含MoO3的电极,所述批料包含至少约20ppm Fe3+;向所述至少一个电极施加一段时间的电流,该时间足以熔化批料以产生熔融玻璃,所述熔融玻璃包含小于约20ppm Fe3+

根据各个实施方式,所述至少一个电极基本上可由MoO3构成。在另外的实施方式中,所述至少一种夹杂金属是Fe,并且氧化态可从Fe3+降到Fe2+。根据某些实施方式,第一比值为批料的Fe3+/Fe2+,第二比值为熔融玻璃的Fe3+/Fe2+,并且所述第一比值大于所述第二比值。例如,第二比值——熔融玻璃的Fe3+/Fe2+可小于1。

在另外的实施方式中,熔融玻璃包含约5ppm至约200ppm MoO3;约5ppm至约25ppmFeO;以及0至约20ppm Fe2O3。熔融玻璃还可包含:约50摩尔%至约90摩尔%SiO2;0摩尔%至约20摩尔%Al2O3;0摩尔%至约20摩尔%B2O3;和0摩尔%至约25摩尔%RxO,其中,R选自Li、Na、K、Rb和Cs中的一种或多种并且x为2,或者R选自Zn、Mg、Ca、Sr和Ba中的一种或多种并且x为1。根据另一些非限制性实施方式,熔融玻璃可包含约70摩尔%至约85摩尔%SiO2;0摩尔%至约5摩尔%Al2O3;0摩尔%至约5摩尔%B2O3;0摩尔%至约10摩尔%Na2O;0摩尔%至约12摩尔%K2O;0摩尔%至约4摩尔%ZnO;约3摩尔%至约12摩尔%MgO;0摩尔%至约5摩尔%CaO;0摩尔%至约3摩尔%SrO;0摩尔%至约3摩尔%BaO;和约0.01摩尔%至约0.5摩尔%SnO2

本文还公开了根据本文公开的方法所生产的玻璃制品。一种示例性玻璃制品可包含:约50摩尔%至约90摩尔%SiO2;0摩尔%至约20摩尔%Al2O3;0摩尔%至约20摩尔%B2O3;0摩尔%至约25摩尔%RxO;约5ppm至约200ppm MoO3;约5ppm至约25ppm FeO;和0ppm至约20ppm Fe2O3;其中,R选自Li、Na、K、Rb和Cs中的一种或多种并且x为2,或者R选自Zn、Mg、Ca、Sr和Ba中的一种或多种并且x为1。另一种示例性玻璃制品可包含:约50摩尔%至约90摩尔%SiO2;0摩尔%至约20摩尔%Al2O3;0摩尔%至约20摩尔%B2O3;和0摩尔%至约25摩尔%RxO,其中,R选自Li、Na、K、Rb和Cs中的一种或多种并且x为2,或者R选自Zn、Mg、Ca、Sr和Ba中的一种或多种并且x为1;并且玻璃制品的Fe3+/Fe2+比值小于约1。在各个实施方式中,所述玻璃制品可包含约70摩尔%至约85摩尔%SiO2;0摩尔%至约5摩尔%Al2O3;0摩尔%至约5摩尔%B2O3;0摩尔%至约10摩尔%Na2O;0摩尔%至约12摩尔%K2O;0摩尔%至约4摩尔%ZnO;约3摩尔%至约12摩尔%MgO;0摩尔%至约5摩尔%CaO;0摩尔%至约3摩尔%SrO;0摩尔%至约3摩尔%BaO;和约0.01摩尔%至约0.5摩尔%SnO2

根据非限制性实施方式,玻璃制品的色偏Δy小于约0.006。在某些实施方式中,玻璃制品在630nm的第一吸收系数可等于或大于玻璃制品在450nm的第二吸收系数。玻璃制品可以是玻璃片,例如显示装置中的玻璃片。

在以下的

具体实施方式

中给出了本公开的其他特征和优点,其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言根据所作描述即容易理解,或者通过实施包括以下具体实施方式、权利要求书以及附图在内的本文所述方法而被认识。

应理解,前面的一般性描述和以下的具体实施方式都显示了本公开的各个实施方式,并旨在提供用于理解权利要求的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对本公开的进一步的理解,附图结合于本说明书中并构成说明书的一部分。附图例示了本公开的各个实施方式,并与说明书一起用来解释本公开的原理和操作。

附图说明

结合以下附图阅读本发明,便可以最好地理解下文中的具体实施方式,其中,只要可能,相同的结构用相同的附图标记表示,并且其中:

图1例示了一种示例性玻璃制造系统;

图2是玻璃基材的色偏Δy根据蓝光透射率与红光透射率的比值变化的图示;

图3是各种玻璃基材的透射曲线的图示;以及

图4例示了使用二氧化锡电极和三氧化钼电极来熔化的玻璃组合物的透射曲线。

具体实施方式

本文公开了玻璃制造方法,所述方法包括:将批料输送至熔化容器,所述熔化容器包括至少一个电极并且所述电极含MoO3;向所述至少一个电极施加电流;使批料与所述至少一个电极接触一段时间,该时间足以降低批料中存在的至少一种夹杂金属的氧化态;以及熔化批料以产生熔融玻璃。本文还公开了用于改变玻璃组合物的方法,所述方法包括:将批料输送至熔化容器,所述熔化容器包括至少一个电极并且所述电极含MoO3,所述批料包含至少约20ppm Fe3+;向所述至少一个电极施加一段时间的电流,该时间足以熔化批料以产生熔融玻璃,所述熔融玻璃包含小于约20ppm Fe3+

方法

下文参考图1来论述本公开的实施方式,图1描绘了一种示例性的玻璃制造系统。以下一般性描述仅旨在提供所要求保护的方法的总体评述。将参考非限制性实施方式在整个公开内容中对各个方面进行更具体的论述,这些实施方式在本公开的上下文中可彼此互换。

图1描绘了用于生产玻璃带200的玻璃制造系统100。玻璃制造系统100可包括熔化容器110、澄清容器120、连接熔化容器和澄清容器的第一连接管115、混合容器130、连接澄清容器和混合容器的第二连接管125、输送容器140、连接混合容器和输送容器的第三连接管135、下导管150和熔合拉制机(FDM)160,所述熔合拉制机160可包括进口管165、成形主体170和牵拉辊组件175。

可如箭头所示将玻璃批料G引入到熔化容器110中,以形成熔融玻璃M。在一些实施方式中,熔化容器110可包括一个或多个壁,其由耐火陶瓷砖(例如熔凝氧化锆砖)构造,或者可由一种或多种贵金属(例如铂)构造。熔化容器还可包括至少一个电极105,例如一对电极,或者多个电极,如两对或更多对电极。虽然图1例示了附接到熔化容器110的顶部的至少一个电极105,但应理解,可将电极放置在熔化容器中的任何位置,例如在熔化容器的底部上和/或在熔化容器的内侧壁上,或者这些位置的任何组合。另外,虽然图1描绘了三个电极105,但应理解可采用任何数目的电极,例如不止一个电极,例如一对电极或多对电极。

澄清容器120通过第一连接管115连接至熔化容器110。澄清容器120包含高温加工区域,该区域接收来自熔化容器110的熔融玻璃并且可从熔融玻璃去除气泡。澄清容器120通过第二连接管125连接到混合容器130。混合容器130通过第三连接管135连接到输送容器140。输送容器140可通过下导管150将熔融玻璃输送到FDM 160中。

如上所述,FDM 160可包括进口管165、成形主体170和牵拉辊组件175。进口管165接收来自下导管150的熔融玻璃,熔融玻璃可从进口管165流到成形主体170。成形主体170可包括接收熔融玻璃的进口171,该熔融玻璃可接着流到槽172中,溢流过槽172的各侧,并且沿着两个相对的成形表面173向下流,然后在根部174处熔合在一起以形成玻璃带200。在某些实施方式中,成形主体170可包括耐火陶瓷,例如锆石或氧化铝陶瓷。牵拉辊组件175可运送经过拉制的玻璃带200,以通过另外任选的设备来进行进一步的加工。

例如,移动砧机(TAM)可包括用于刻划玻璃带的刻划装置,例如机械或激光刻划装置,该移动砧机可用于将玻璃带200分离成各个片材,可使用本领域已知的各种方法和装置对这些片材进行机械加工、抛光、化学强化和/或其他方式的表面处理,例如蚀刻。虽然本文公开的设备和方法是参考熔合拉制工艺和系统来论述的,但是应理解,所述设备和方法也可结合其他玻璃成形工艺来使用,举例来说,例如狭缝拉制和浮法工艺。

在混合容器110中的至少一个电极105可包含三氧化钼(MoO3)。在某些实施方式中,混合容器110中的所有电极105可包含MoO3。根据非限制性实施方式,所述至少一个电极105可包含至少约5重量%MoO3,例如约10重量%至100重量%、约20重量%至约90重量%、约30重量%至约80重量%、约40重量%至约70重量%、或约50重量%至约60重量%MoO3,包括其间的所有范围和子范围。在各个实施方式中,所述至少一个电极105基本上可由MoO3构成。根据另外的实施方式,所述至少一个电极105可以不含或基本上不含MoO2。在另一些实施方式中,所述至少一个电极105可包括含有第一材料的内部(“芯”)区域和含有MoO3的外部(“壳”)区域。例如,电极的芯可包含SnO2或MoO2,而壳可包含MoO3,如此等等而不加以限制。

可生产包含二氧化钼(MoO2),如四价钼(Mo4+)的电极,但是这种电极在高于约400℃的温度下在空气中非常容易氧化。因此,可通过将二氧化钼电极浸没到已经填充有玻璃的混合容器中来安装这些电极,以防止升温加热期间暴露于空气。或者,二氧化钼电极可涂覆有保护层(例如),其可提供保护以免受高至1700℃温度下的氧化的影响。该保护性涂层可在电极上建立扩散屏障,例如SiO2层,其保护电极免受升温加热期间被空气氧化。因此,采用二氧化钼电极的方法不会使玻璃批料中的夹杂金属的氧化态降低。

根据各个实施方式,混合容器110中的至少一个电极105可包含MoO3。MoO3包含六价钼(Mo6+),其易将电子供给玻璃批料G中存在的夹杂金属。示例性的“夹杂”金属可包括但不限于Fe、Cr、Co、Ni、Cu、Ti及其组合。因此,玻璃批料G中存在的至少一种夹杂金属可通过接触所述至少一个含MoO3的电极105而被还原到更低的氧化态。在某些实施方式中,夹杂金属是Fe,例如,Fe3+可被还原成Fe2+。由此,在熔化期间,存在于玻璃批料G中的任何Fe3+(例如Fe2O3)可通过接触所述至少一个含MoO3的电极105而被还原,以形成包含Fe2+(例如FeO)的熔融玻璃M。类似地,夹杂金属可以是Cr,其可从Cr6+被还原成Cr4+、Cr3+或Cr2+,或者夹杂金属可以是Co,其可从Co3+被还原成Co2+,或者夹杂金属可以是Ni,其可从Ni3+被还原成Ni2+等等。

在一些实施方式中,玻璃批料G的熔化可通过向所述至少一个电极105施加电流来进行。例如,所述至少一个电极105可连接到电源,所述电源被构造用于将电流引导到电极中,并且使电流通过批料G,由此释放热能,例如持续足以使批料熔化以产生熔融玻璃M的一段时间。示例性的时间可以是约1小时至约24小时,例如约2小时至约12小时、约3小时至约10小时、约4小时至约8小时、或约5小时至约6小时,包括其间的所有范围和子范围。可对电势进行选择以使产生的热能足以将批料G的温度升高到高于其熔点。例如,可在以下温度范围操作熔化容器:约1200℃至约2200℃,例如约1400℃至约2000℃、或约1600℃至约1800℃,包括其间的所有范围和子范围。熔化容器110中的熔化可基于间歇、基于连续、或基于半连续的方式来进行,只要适于任何所需的应用即可。补充热源,例如一个或多个气体燃烧器,也可以与经由电极的电加热结合使用。

根据本文公开的方法,适于生产示例性玻璃的批料G包括:作为SiO2源的商购沙;作为Al2O3源的氧化铝、氢氧化铝、氧化铝的水合物形式以及各种铝硅酸盐、硝酸盐和卤化物;作为B2O3源的硼酸、无水硼酸和硼氧化物;作为MgO源的方镁石、白云石(也是CaO的一种来源)、氧化镁、碳酸镁、氢氧化镁、和各种形式的镁硅酸盐、铝硅酸盐、硝酸盐和卤化物;作为CaO源的石灰石、霰石、白云石(也是MgO的一种来源)、钙硅石和各种形式的钙硅酸盐、铝硅酸盐、硝酸盐和卤化物;以及锶和钡的氧化物、碳酸盐、硝酸盐和卤化物。如果需要化学澄清剂,则可将锡作为SnO2、作为与另一种主要的玻璃组分(如CaSnO3)的混合氧化物的形式加入,或在氧化条件下作为SnO、草酸锡、卤化锡或本领域技术人员已知的其他锡化合物的形式加入。也可采用除SnO2之外的其他化学澄清剂来获得品质足以用于显示应用的玻璃。例如,示例性的玻璃可采用As2O3、Sb2O3和卤化物的任何一种或组合作为主动添加物质以促进澄清。

在非限制性实施方式中,添加到熔化容器中的批料G可包含至少约20ppm Fe3+,例如约20ppm至约100ppm、约30ppm至约80ppm、或约40ppm至约50ppm,包括其间的所有范围和子范围。批料G可在熔化容器中熔化以产生熔融玻璃M。在该停留时间期间,存在于批料中的夹杂金属可通过接触所述至少一个含MoO3的电极而被还原到更低的氧化态。因此,在各个实施方式中,熔融玻璃M可包含小于约20ppm Fe3+,例如约0.5ppm至约15ppm、约1ppm至约14ppm、约2ppm至约12ppm、约3ppm至约10ppm、约4ppm至约9ppm、约5ppm至约8ppm、或约6ppm至约7ppm,包括其间的所有范围和子范围。根据另一些实施方式,第一比值——批料G的Fe3 +/Fe2+可大于第二比值——熔融玻璃M的Fe3+/Fe2+。例如,第二比值——熔融玻璃M(以及得到的玻璃制品)的Fe3+/Fe2+可小于1,例如约0.05至约0.9、约0.1至约0.8、约0.2至约0.7、约0.3至约0.6、或约0.4至约0.5,包括其间的所有范围和子范围。

因此,本文公开的方法可用于在熔化过程期间降低批料中存在的至少一种夹杂金属的氧化态。例如,在熔化之前,批料可包含至少约10ppm Fe3+或至少约20ppm Fe3+。然后,可向所述至少一个含MoO3的电极施加电流以熔化批料并降低Fe3+的氧化态,例如从Fe3+到Fe2+

在熔化期间,来自电极的MoO3也可能渗到玻璃组合物中。在一些实施方式中,批料G可以不含或基本上不含(例如小于1ppm)MoO3,而熔融玻璃M可包含约5ppm至约200ppmMoO3,例如约10ppm至约150ppm MoO3、约20ppm至约120ppm MoO3、约30ppm至约100ppm MoO3、约40ppm至约90ppm MoO3、约50ppm至约80ppm MoO3、或约60ppm至约70ppm MoO3,包括其间的所有范围和子范围。熔融玻璃的化学组成测量(例如夹杂金属和/或氧化物的组成测量)可在例如熔融玻璃离开熔化容器之后进行,而批料的化学组成可以在批料被引入到熔化容器中之前测量。

玻璃制品

下文参考一种示例性玻璃制品来论述本公开的实施方式。以下一般性描述仅旨在提供所要求保护的玻璃制品及其组成的总体评述。将参考非限制性实施方式更具体地论述各个方面,这些实施方式在本公开的上下文中可彼此互换。

本文公开的方法可以用于制造具有有利的光学性质的玻璃制品,例如玻璃片。本文公开的玻璃制品可用于各种电子、显示和发光应用,以及建筑、汽车和能源应用。在一些实施方式中,可将玻璃片并入到显示装置中,例如将LGP并入到LCD中。

可根据本文公开的方法来加工的玻璃组合物可包括含碱金属玻璃和不含碱金属的玻璃两种。这些玻璃组合物的非限制性实例可包括,例如,钠钙硅酸盐玻璃、硅铝酸盐玻璃、碱金属硅铝酸盐玻璃、碱土金属铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、碱金属硼硅酸盐玻璃、碱土金属硼硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、碱金属铝硼硅酸盐玻璃以及碱土金属铝硼硅酸盐玻璃。根据各个实施方式,本文公开的方法可用于生产玻璃片,例如高性能显示玻璃基材。示例性的商购玻璃包括但不限于来自康宁股份有限公司(Corning Incorporated)的EAGLELotusTMIrisTM玻璃。

在一些实施方式中,玻璃制品可以包含化学强化玻璃,例如离子交换玻璃。在离子交换过程期间,处于或接近玻璃片表面的玻璃片中的离子可以与更大的金属离子(例如来自盐浴的金属离子)交换。更大的离子被包含到玻璃中可通过在近表面区域中产生压缩应力来强化玻璃片。为了平衡该压缩应力,在玻璃片的中心区域内可诱导相应的拉伸应力。

离子交换可以例如通过将玻璃浸没在熔融盐浴中预定的时间来进行。示例性的盐浴包括但不限于KNO3、LiNO3、NaNO3、RbNO3及其组合。熔融盐浴的温度和处理时间可以变化。本领域技术人员能够根据所需应用确定时间和温度。作为非限制性实例,熔融盐浴的温度可以在约400℃至约800℃的范围内,例如约400℃至约500℃,并且预定的时间可以在约4小时至约24小时的范围内,例如约4小时至约10小时,但是也构想了其他温度和时间组合。作为非限制性实例,可将玻璃在例如约450℃下浸没于KNO3浴中约6小时来获得赋予表面压缩应力的富钾层。

根据各个实施方式,玻璃组合物可包含选自玻璃成形剂的氧化物组分,例如SiO2、Al2O3和B2O3。一种示例性的玻璃组合物还可以包括助熔剂以获得有利的熔化和成形属性。所述助熔剂可包括碱金属氧化物(Li2O、Na2O、K2O、Rb2O和Cs2O)和碱土金属氧化物(MgO、CaO、SrO、ZnO和BaO)。在一个实施方式中,玻璃组合物可包含60-80摩尔%SiO2、0-20摩尔%Al2O3、0-15摩尔%B2O3和5-20%的碱金属氧化物、碱土金属氧化物或其组合。在另一些实施方式中,玻璃片的玻璃组合物可以不包含B2O3,并且其可以包含63-81摩尔%SiO2、0-5摩尔%Al2O3、0-6摩尔%MgO、7-14摩尔%CaO、0-2摩尔%Li2O、9-15摩尔%Na2O、0-1.5摩尔%K2O以及痕量的Fe2O3、Cr2O3、MnO2、Co3O4、TiO2、SO3和/或SeO3

在本文所述的一些玻璃组合物中,SiO2可起到基础玻璃成形剂的作用。在某些实施方式中,SiO2的浓度可大于60摩尔%,以使玻璃具有适用于显示器玻璃或导光板玻璃的密度和化学耐久性,以及具有允许通过下拉法(例如熔合法)来形成玻璃的液相线温度(液相线粘度)。依据上限,SiO2浓度通常可小于或等于约80摩尔%,以允许采用常规大体积熔化技术(例如在耐火熔化容器中进行焦耳熔化)来熔化批料。随着SiO2浓度升高,200泊温度(熔化温度)一般升高。在各种应用中,可对SiO2浓度进行调整以使玻璃组合物的熔化温度小于或等于1750℃。在各个实施方式中,SiO2的浓度可在以下范围内:约60摩尔%至约81摩尔%、约66摩尔%至约78摩尔%、约72摩尔%至约80摩尔%、或约65摩尔%至约79摩尔%,包括其间的所有范围和子范围。在另外的实施方式中,SiO2的浓度可以是约70摩尔%至约74摩尔%、或约74摩尔%至约78摩尔%。在一些实施方式中,SiO2的浓度可以是约72摩尔%至73摩尔%。在另一些实施方式中,SiO2的浓度可以是约76摩尔%至77摩尔%。

在本文公开的玻璃组合物中还可包含Al2O3作为另一种玻璃成形剂。较高的Al2O3浓度可改进玻璃的退火点和模量。在各个实施方式中,Al2O3的浓度可在以下范围内:0摩尔%至约20摩尔%、约4摩尔%至约11摩尔%、约6摩尔%至约8摩尔%、或约3摩尔%至约7摩尔%,包括其间的所有范围和子范围。在另外的实施方式中,Al2O3的浓度可以是约4摩尔%至约10摩尔%、或约5摩尔%至约8摩尔%。在一些实施方式中,Al2O3的浓度可以是约7摩尔%至8摩尔%。在另一些实施方式中,Al2O3的浓度可以是约5摩尔%至6摩尔%、或0摩尔%至约5摩尔%、或0摩尔%至约2摩尔%。

在玻璃组合物中可以包含B2O3,其既是作为玻璃成形剂也是作为有助于熔化和降低熔化温度的助熔剂。B2O3可能对液相线温度和粘度均有影响,例如,增加B2O3的浓度可增加玻璃的液相线粘度。在各个实施方式中,本文公开的玻璃组合物的B2O3浓度可以等于或大于0.1摩尔%;然而,一些组合物可以具有可忽略不计的B2O3量。如上文关于SiO2的讨论,玻璃耐久性对于显示器应用而言是极其期望的。耐久性可通过增加碱土金属氧化物的浓度来进行某种程度的控制,并且高的B2O3含量使耐久性显著降低。玻璃退火点随着B2O3的增加而降低,因此保持低的B2O3含量可以是有帮助的。因此,在各个实施方式中,B2O3的浓度可在以下范围内:0摩尔%至约15摩尔%、0摩尔%至约12摩尔%、0摩尔%至约11摩尔%、约3摩尔%至约7摩尔%、或0摩尔%至约2摩尔%,包括其间的所有范围和子范围。在一些实施方式中,B2O3的浓度可以是约7摩尔%至约8摩尔%。在另一些实施方式中,B2O3的浓度可以忽略不计,或者可以是0摩尔%至约1摩尔%。

除了玻璃成形剂(SiO2、Al2O3和B2O3)以外,本文所述的玻璃组合物还可以包含碱土金属氧化物。在一个非限制性实施方式中,至少三种碱土金属氧化物是玻璃组合物的部分,例如MgO、CaO和BaO、以及任选的SrO。碱土金属氧化物可使玻璃具有与玻璃的熔化、澄清、成形和最终用途相关的各种性质。在一个实施方式中,比值(MgO+CaO+SrO+BaO)/Al2O3可以在0至2的范围内。随着该比值增加,粘度趋于比液相线温度增加得更强烈,因此更加难以获得适当高的T35k–T液相线值。因此,在另一个实施方式中,(MgO+CaO+SrO+BaO)/Al2O3可以小于或等于约2。在一些实施方式中,(MgO+CaO+SrO+BaO)/Al2O3的比值在以下范围内:0至约1.0、约0.2至约0.6、或约0.4至约0.6,包括其间的所有范围和子范围。在另一些实施方式中,(MgO+CaO+SrO+BaO)/Al2O3的比值小于约0.55或小于约0.4。

根据某些实施方式,可以将碱土金属氧化物作为单组成组分来有效处理,这是因为,与形成玻璃的氧化物SiO2、Al2O3和B2O3相比,它们对粘弹性、液相线温度和液相线相关系的影响从定性上来说彼此更加类似。然而,碱土金属氧化物CaO、SrO和BaO可形成长石矿物,特别是钙长石(CaAl2Si2O8)和钡长石(BaAl2Si2O8)以及它们的含锶固溶体,但MgO不以显著的程度参与到这些晶体中。因此,当长石晶体已经是液相线相时,追加的MgO可起到使液体相对于晶体稳定进而降低液相线温度的作用。同时,粘度曲线通常变得更加陡峭,使得在降低熔化温度的同时不对或几乎不对低温粘度产生影响。

添加少量的MgO可通过降低熔化温度而有益于玻璃熔化,并且可以通过降低液相线温度和增加液相线粘度而有益于玻璃成形,并同时保持高退火点。在各个实施方式中,玻璃组合物的MgO浓度可在以下范围内:0摩尔%至约10摩尔%、0摩尔%至约6摩尔%、约1摩尔%至约8摩尔%、0摩尔%至约8.72摩尔%、约1摩尔%至约7摩尔%、0摩尔%至约5摩尔%、约1摩尔%至约3摩尔%、约2摩尔%至约10摩尔%、或约4摩尔%至约8摩尔%,包括其间的所有范围和子范围。

不希望囿于理论,认为存在于玻璃组合物中的CaO可产生低液相线温度(高液相线粘度)、高退火点和模量、以及对于显示和LGP应用而言理想范围内的CTE。CaO还可以有利于化学耐久性,并且相比于其他碱土金属氧化物,其作为批料相对廉价。然而,在高浓度下,CaO会增加密度和升高CTE。而且,在足够低的SiO2浓度下,CaO可稳定钙长石,并因此降低液相线粘度。因此,在一个或多个实施方式中,CaO浓度可以在0摩尔%至约6摩尔%的范围内。在各个实施方式中,玻璃组合物的CaO浓度可在以下范围内:0摩尔%至约4.24摩尔%、0摩尔%至约2摩尔%、0摩尔%至约1摩尔%、0摩尔%至约0.5摩尔%、或0摩尔%至约0.1摩尔%,包括其间的所有范围和子范围。在另一些实施方式中,CaO浓度可以是约7摩尔%至约14摩尔%,或约9摩尔%至约12摩尔%。

SrO和BaO均可有助于获得低的液相线温度(高的液相线粘度)。可对这些氧化物的浓度进行选择,以避免CTE和密度升高以及模量和退火点降低。可对SrO与BaO的相对比例进行平衡,以获得物理性质和液相线粘度的合适组合,从而可通过下拉法来形成玻璃。在各个实施方式中,玻璃组合物可包含以下范围内的SrO浓度:0摩尔%至约8摩尔%、0摩尔%至约4.3摩尔%、0摩尔%至约5摩尔%、约1摩尔%至约3摩尔%、或小于约2.5摩尔%,包括其间的所有范围和子范围。在一个或多个实施方式中,BaO浓度可在以下范围内:0摩尔%至约5摩尔%、0摩尔%至约4.3摩尔%、0摩尔%至约2摩尔%、0摩尔%至约1摩尔%、或0摩尔%至约0.5摩尔%,包括其间的所有范围和子范围。

除了上述组分以外,本文所述的玻璃组合物还可包含各种其他氧化物以调整玻璃的各种物理、熔化、澄清和成形属性。这些其他氧化物的实例包括但不限于TiO2、SnO2、MnO、V2O3、Fe2O3、ZrO2、ZnO、Nb2O5、Ta2O5、WO3、Y2O3、La2O3和CeO2,以及其他稀土氧化物和磷酸盐。在一个实施方式中,这些氧化物中的每一种的量可小于或等于2摩尔%,且它们的组合总浓度可小于或等于5摩尔%。在一些实施方式中,玻璃组合物可包含ZnO,其浓度在以下范围内:0摩尔%至约3.5摩尔%、0摩尔%至约3.01摩尔%、或0摩尔%至约2摩尔%,包括其间的所有范围和子范围。在另一些实施方式中,玻璃组合物包含约0.1摩尔%至约1.0摩尔%TiO2;约0.1摩尔%至约1.0摩尔%V2O3;约0.1摩尔%至约1.0摩尔%Nb2O5;约0.1摩尔%至约1.0摩尔%MnO;约0.1摩尔%至约1.0摩尔%ZrO2;约0.1摩尔%至约1.0摩尔%SnO2;约0.1摩尔%至约1.0摩尔%CeO2;以及在所有范围和子范围的上文列出的任何金属氧化物。本文所述的玻璃组合物还可包含与批料材料相关的和/或因生产玻璃所用的熔化、澄清和/或成形设备而引入到玻璃中的各种污染物。所述玻璃还可含有SnO2,其是由于使用锡氧化物电极的焦耳熔化、以及/或者通过投配含锡材料(例如SnO2、SnO、SnCO3、SnC2O2等)而导致的结果。

本文公开的玻璃组合物还可包括MoO3。例如,玻璃批料初始可以不含MoO3(0ppmMoO3)或者可以基本上不含MoO3。如本文所用的术语“基本上不含”旨在意为除非有意向批料添加,否则批料组合物不包含给定的组分,并且其浓度是可忽略不计的(例如<1ppm)。然而,在使用本文公开的至少一个含MoO3的电极熔化批料后,所得到的熔融玻璃可包含MoO3,例如最高至约200ppm的MoO3。在替代性实施方式中,如果在批料中初始存在MoO3,例如存在约0.1摩尔%至约1.0摩尔%MoO3,则所得到的熔融玻璃可以包含更高水平的MoO3,例如比批料中的初始浓度高不超过200ppm的MoO3

本文所述的玻璃组合物还可含有一些碱金属组分,例如,这些玻璃可以不是不含碱金属的玻璃。如本文中所使用的,“不含碱金属的玻璃”是碱金属总浓度小于或等于0.1摩尔%的玻璃,其中,碱金属总浓度是Na2O、K2O和Li2O浓度之和。在一些实施方式中,玻璃包含的Li2O浓度在以下范围内:0摩尔%至约8摩尔%、1摩尔%至约5摩尔%、约2摩尔%至约3摩尔%、0摩尔%至约1摩尔%、小于约3.01摩尔%、或小于约2摩尔%,包括其间的所有范围和子范围。在另一些实施方式中,玻璃包含的Na2O浓度在以下范围内:约3.5摩尔%至约13.5摩尔%、约3.52摩尔%至约13.25摩尔%、约4摩尔%至约12摩尔%、约6摩尔%至约15摩尔%、约6摩尔%至约12摩尔%、或约9摩尔%至约15摩尔%,包括其间的所有范围和子范围。在一些实施方式中,玻璃包含的K2O浓度在以下范围内:0摩尔%至约5摩尔%、0摩尔%至约4.83摩尔%、0摩尔%至约2摩尔%、0摩尔%至约1.5摩尔%、0摩尔%至约1摩尔%、或小于约4.83摩尔%,包括其间的所有范围和子范围。

在一些实施方式中,本文所述的玻璃组合物可包含至少一种澄清剂,并且可以具有以下组成特征中的一种或多种特征:(i)As2O3浓度小于或等于约1摩尔%、小于或等于约0.05摩尔%、或小于或等于约0.005摩尔%,包括其间的所有范围和子范围;(ii)Sb2O3浓度小于或等于约1摩尔%、小于或等于约0.05摩尔%、或小于或等于约0.005摩尔%,包括其间的所有范围和子范围;(iii)SnO2浓度小于或等于约3摩尔%、小于或等于约2摩尔%、小于或等于约0.25摩尔%、小于或等于约0.11摩尔%、或小于或等于约0.07摩尔%,包括其间的所有范围和子范围。

可单独使用锡澄清,或者如果需要,可将锡澄清与其他澄清技术组合。例如,锡澄清可以与卤化物澄清(例如溴澄清)组合。其他可能的组合包括但不限于锡澄清加上硫酸盐、硫化物、氧化铈、机械起泡和/或真空澄清。还设想了可以单独使用这些其他澄清技术。在某些实施方式中,将(MgO+CaO+SrO+BaO)/Al2O3比值和各个碱土金属浓度保持在上述范围内使得澄清过程更易进行且更加有效。

在各个实施方式中,玻璃可以包含RxO,其中R是Li、Na、K、Rb、Cs且x是2,或者R是Zn、Mg、Ca、Sr或Ba且x是1。在一些实施方式中,RxO–Al2O3>0。在其他实施方式中,0<RxO–Al2O3<15。在一些实施方式中,RxO/Al2O3在0至10之间、在0至5之间、大于1、或在1.5至3.75之间、或在1至6之间、或在1.1至5.7之间,以及在其间的所有子范围内。在其他实施方式中,0<RxO–Al2O3<15。在另外的实施方式中,x=2且R2O–Al2O3<15、<5、<0、在-8至0之间、或在-8至-1之间,以及在其间的所有子范围内。在另外的实施方式中,R2O–Al2O3<0。在另外的实施方式中,x=2且R2O–Al2O3–MgO>-10、>-5、在0至-5之间、在0至-2之间、>-2、在-5至5之间、在-4.5至4之间,以及在其间的所有子范围内。在另外的实施方式中,x=2且RxO/Al2O3在0至4之间、在0至3.25之间、在0.5至3.25之间、在0.95至3.25之间,以及在其间的所有子范围内。这些比值可影响玻璃制品的可制造性以及确定其透射性。例如,RxO–Al2O3约等于或大于零的玻璃往往能够具有更佳的熔化品质,但是如果RxO–Al2O3变成过大的数值,则透射曲线将受到不利影响。类似地,如果RxO–Al2O3(例如R2O–Al2O3)在如上所述的给定范围内,则玻璃在可见光谱中将有可能具有高的透射率,同时保持玻璃的可熔化性并抑制液相线温度。类似地,上述R2O–Al2O3–MgO值也可以有助于抑制玻璃的液相线温度。

在一个或多个实施方式中并且如上所述,当某些元素在玻璃基质中时,其产生可见吸收,示例性的玻璃可具有低的这些元素浓度。这样的吸收剂包括过渡元素,例如Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu,以及f轨道部分填充的稀土元素,包括Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er和Tm。其中,在用于玻璃熔化的常规原料中,最丰富的是Fe、Cr和Ni。铁是SiO2的来源——沙中的常见污染物,并且也是铝、镁和钙的原料来源中的典型污染物。铬和镍通常以低浓度存在于普通玻璃原料中,但是可以存在于各种沙矿石中并且可将其控制在低浓度。另外,铬和镍可通过与不锈钢接触而引入,例如,当原料或碎玻璃被颚式粉碎时,通过钢衬混合器或螺旋进料器的腐蚀,或者在熔化单元本身中与结构钢的无意接触而引入。在一些实施方式中,铁(Fe3+、Fe2+)的总浓度可以小于约50ppm,例如小于约40ppm、或小于约25ppm。Ni和Cr的浓度可各自小于约5ppm,例如小于约2ppm。在另外的实施方式中,上文列出的所有其他吸收剂的浓度可以各自小于约1ppm。在各个实施方式中,玻璃包含1ppm或更少的Co、Ni和Cr,或者替代性地,包含小于1ppm的Co、Ni和Cr。在各个实施方式中,过渡元素(V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu)可以以0.1重量%或更低的浓度存在于玻璃中。在一些实施方式中,Fe(Fe3+、Fe2+)的总浓度可以为<约50ppm、<约40ppm、<约30ppm、<约20ppm或<约10ppm。在其他实施方式中,Fe+30Cr+35Ni<约60ppm、<约50ppm、<约40ppm、<约30ppm、<约20ppm或<约10ppm。

在其他实施方式中,添加某些过渡金属氧化物并且这些过渡金属氧化物不会造成300nm至650nm的吸收且吸收带<约300nm可防止来自成形过程的网络缺陷,并且可防止固化油墨时在UV暴露后具有色心(例如吸收300nm至650nm的光),这是因为玻璃网络中的过渡金属氧化物的键将吸收光而不是使光断裂玻璃网络的基本键。因此,示例性实施方式可包含以下过渡金属氧化物中的任意一种或组合,以最大程度地减少UV色心的形成:约0.1摩尔%至约3.0摩尔%氧化锌;约0.1摩尔%至约1.0摩尔%二氧化钛;约0.1摩尔%至约1.0摩尔%氧化钒;约0.1摩尔%至约1.0摩尔%氧化铌;约0.1摩尔%至约1.0摩尔%氧化锰;约0.1摩尔%至约1.0摩尔%氧化锆;约0.1摩尔%至约1.0摩尔%氧化砷;约0.1摩尔%至约1.0摩尔%氧化锡;约0.1摩尔%至约1.0摩尔%氧化钼;约0.1摩尔%至约1.0摩尔%氧化锑;约0.1摩尔%至约1.0摩尔%氧化铈,包括其间所有范围和子范围的任何上文列出的过渡金属氧化物。在一些实施方式中,一种示例性的玻璃可包含0.1摩尔%至小于或不超过约3.0摩尔%的以下物质的任何组合:氧化锌、氧化钛、氧化钒、氧化铌、氧化锰、氧化锆、氧化砷、氧化锡、氧化钼、氧化锑和氧化铈。

即使是在过渡金属的浓度在上述范围内的情况下,也可存在导致不期望的吸收的基质和氧化还原作用。例如,本领域的技术人员公知的是,铁在玻璃中呈现两种价——+3或铁态和+2或亚铁态。在玻璃中,Fe3+在约380nm、420nm和435nm下产生吸收,而Fe2+主要在IR波长下吸收。因此,根据一个或多个实施方式,可期望使尽可能多的铁变成亚铁态以在可见波长下实现高的透射率。实现此的一种非限制方法是向玻璃批料中添加还原性质的组分。这样的组分可包括碳、烃或某些还原形式的准金属,例如硅、硼或铝。无论是怎样实现的,如果铁水平在所述范围内,则根据一个或多个实施方式,至少10%的铁是亚铁态,更具体地大于20%的铁是亚铁态,可在短波长下产生改进的透射性。因此,在各个实施方式中,玻璃中的Fe的总浓度在玻璃片中产生了小于1.1dB/500mm的衰减。另外,在各个实施方式中,当硼硅酸盐玻璃的(Li2O+Na2O+K2O+Rb2O+Cs2O+MgO+ZnO+CaO+SrO+BaO)/Al2O3的比值在0至4之间时,V+Cr+Mn+Fe+Co+Ni+Cu的浓度在玻璃片中产生了2dB/500mm或更少的光衰减。

玻璃基质中的铁的价态和配位态也可受玻璃的本体组成影响。例如,在高温下、在空气中平衡的体系SiO2-K2O-Al2O3中,检测了熔融玻璃中的铁氧化还原比。发现作为Fe3+的铁的部分随着比值K2O/(K2O+Al2O3)的增加而增加,这实际上将转化为在短波长下具有更大的吸收。在探索这种基质影响时,发现比值(Li2O+Na2O+K2O+Rb2O+Cs2O)/Al2O3和(MgO+CaO+ZnO+SrO+BaO)/Al2O3也可有利地用于最大程度地增加硼硅酸盐玻璃的透射性。因此,对于上述RxO范围,对于给定的铁含量,可使示例性波长下的透射最大化。这部分是因为较高比例的Fe2+,部分是因为与铁的配位环境相关的基质影响。

除了故意包含到示例性玻璃中的元素以外,在元素周期表中的几乎所有稳定元素都以一定水平存在于玻璃中,要么通过原料中低水平的污染,要么通过制造过程中耐火材料和贵金属的高温腐蚀,或者是通过故意以低水平引入来微调成品玻璃的属性。例如,锆可经由与富含锆的耐火材料相互作用而作为污染物被引入。作为另一个实例,铂和铑可经由与贵金属相互作用而被引入。作为另一个实例,铁可作为原料中的夹杂元素被引入,或者被故意加入以增强对气体包含物的控制。作为另一个实例,可引入锰以控制颜色或增强对气体包含物的控制。

氢可以氢氧根阴离子OH-的形式存在,且可通过标准红外光谱技术来确认它的存在。溶解的氢氧根离子会对示例性玻璃的退火点产生显著而非线性的影响,因此为了得到所需的退火点,调整主要氧化物组分的浓度以进行补偿可能是有益的。可通过原料的选择或熔化系统的选择来将氢氧根离子的浓度控制在一定范围内。例如,硼酸是氢氧根的主要来源,用硼的氧化物来替代硼酸对于控制成品玻璃中氢氧根浓度而言可以是一种有用的方法。相同的理由也可用于包含氢氧根离子、水合物的其他潜在原料、或者包含物理吸附或化学吸附的水分子的化合物中。如果在熔化工艺中使用气体燃烧器,则氢氧根离子也可通过燃烧天然气和相关烃所得到的燃烧产物而被引入,因此可希望将熔化中所使用的能量从气体燃烧器转变为电极以进行补偿。或者,可取而代之采用一种调整主要氧化物组分的反复过程,以补偿溶解的氢氧根离子所带来的不利影响。

硫通常存在于天然气中,并且是许多碳酸盐、硝酸盐、卤化物和氧化物原料中的夹杂组分。硫可以SO2的形式成为气体包含物的麻烦源头。可通过控制原料中的硫水平,以及通过将低水平的相对还原的多价阳离子结合进入玻璃基质中,来显著地管理形成富SO2缺陷的趋势。虽然无意受限于理论,但似乎富SO2的气体包含物主要是通过溶于玻璃中的硫酸盐(SO4 2-)的还原而增加的。示例性玻璃中升高的钡浓度似乎增加了熔化早期玻璃中的硫停留,但如上所述,需要钡来获得低液相线温度,进而获得高T35k-T液相线和高液相线粘度。将原料中的硫水平故意控制在低水平是降低玻璃中溶解硫(假设是硫酸盐)的一种有用的方法。特别地,批料中可存在的硫的浓度小于约200ppm,例如小于约100ppm。

也可使用还原的多价物来控制示例性玻璃形成SO2气泡的趋势。虽然无意受限于理论,但这些元素作为潜在的电子给体可以起到抑制用于硫酸盐还原的电动势的作用。硫酸盐还原可以半反应的形式写出,例如:SO4 2-→SO2+O2+2e-,其中e-表示电子。半反应的“平衡常数”是K平衡=[SO2][O2][e-]2/[SO4 2-],其中括号表示化学活性。在一些实施方式中,迫使该反应进行以由SO2、O2和2e-形成硫酸盐可能是有利的。添加硝酸盐、过氧化物或其他富含氧的原料可以有所帮助,但也可能不利于硫酸盐在熔化早期阶段的还原,这可能抵消当初添加这些物质的好处。SO2在大多数玻璃中的溶解度都很低,因而将其加入玻璃熔化工艺中是不现实的。在某些实施方式中,可通过还原的多价物来“添加”电子。例如,亚铁离子(Fe2+)的一种合适的给电子半反应可表示为:2Fe2+→2Fe3++2e-。

电子的这种“活性”可迫使硫酸盐还原反应向左进行,从而稳定玻璃中的SO4 2-。合适的还原的多价物包括但不限于:Fe2+、Mn2+、Sn2+、Sb3+、As3+、V3+、Ti3+以及本领域技术人员所熟知的其他还原的多价物。在每一种情况下,可能期望将这些组分的浓度降到最低,以避免对玻璃的颜色产生不利影响,或者在As和Sb的情况下,避免以足够高的水平添加这些组分,从而避免使终端使用者处理中的废弃物管理复杂化。

除了示例性玻璃的主要氧化物组分以及如上所述的微量组分以外,卤化物可以各种水平存在,它们或者作为通过选择原料而引入的污染物,或者作为用于消除玻璃中气体包含物的故意加入的组分。作为澄清剂,可包含约0.4摩尔%或更低浓度的卤化物,但是如果可能,则通常希望使用更低的量以避免废气处理设备的腐蚀。在一些实施方式中,对于每一种单独的卤化物,单独卤化物元素的浓度小于约200ppm,或者所有卤化物元素的总和小于约800ppm。

除了主要氧化物组分、微量氧化物组分、多价物和卤化物澄清剂以外,还可以包含低浓度的其他无色氧化物组分用来获得所需的物理、负感、光学或粘弹性性质。这些氧化物包括但不限于:TiO2、ZrO2、HfO2、Nb2O5、Ta2O5、MoO3、WO3、ZnO、In2O3、Ga2O3、Bi2O3、GeO2、PbO、SeO3、TeO2、Y2O3、La2O3、Gd2O3以及本领域技术人员已知的其他氧化物。通过调整示例性玻璃的主要氧化物组分的相对比例,这种无色氧化物可以最高达约2摩尔%至3摩尔%的水平添加,而不对退火点、T35k-T液相线或液相线粘度产生不可接受的影响。例如,一些实施方式可包含以下过渡金属氧化物中的任意一种或组合,以最大程度地减少UV色心的形成:约0.1摩尔%至约3.0摩尔%氧化锌;约0.1摩尔%至约1.0摩尔%氧化钛;约0.1摩尔%至约1.0摩尔%氧化钒;约0.1摩尔%至约1.0摩尔%氧化铌;约0.1摩尔%至约1.0摩尔%氧化锰;约0.1摩尔%至约1.0摩尔%氧化锆;约0.1摩尔%至约1.0摩尔%氧化砷;约0.1摩尔%至约1.0摩尔%氧化锡;约0.1摩尔%至约1.0摩尔%氧化钼;约0.1摩尔%至约1.0摩尔%氧化锑;约0.1摩尔%至约1.0摩尔%氧化铈,包括其间所有范围和子范围的任何上文列出的金属氧化物。在一些实施方式中,一种示例性的玻璃可包含0.1摩尔%至小于或不超过约3.0摩尔%的以下物质的任何组合:氧化锌、氧化钛、氧化钒、氧化铌、氧化锰、氧化锆、氧化砷、氧化锡、氧化钼、氧化锑和氧化铈。

非限制性玻璃组合物可包含:约50摩尔%至约90摩尔%SiO2、0摩尔%至约20摩尔%Al2O3、0摩尔%至约20摩尔%B2O3和0摩尔%至约25摩尔%RxO,其中,R为以下中的任意一种或多种:Li、Na、K、Rb、Cs且x为2,或者Zn、Mg、Ca、Sr或Ba且x为1。在一些实施方式中,RxO–Al2O3>0;0<RxO–Al2O3<15;x=2且R2O–Al2O3<15;R2O–Al2O3<2;x=2且R2O–Al2O3–MgO>-15;0<(RxO–Al2O3)<25,-11<(R2O–Al2O3)<11,且-15<(R2O–Al2O3–MgO)<11;和/或-1<(R2O–Al2O3)<2且-6<(R2O–Al2O3–MgO)<1。在一些实施方式中,玻璃包含各自小于1ppm的Co、Ni和Cr。在一些实施方式中,Fe的总浓度<约50ppm、<约20ppm或<约10ppm。在其他实施方式中,Fe+30Cr+35Ni<约60ppm,Fe+30Cr+35Ni<约40ppm,Fe+30Cr+35Ni<约20ppm,或者Fe+30Cr+35Ni<约10ppm。在其他实施方式中,所述玻璃包含:约60摩尔%至约80摩尔%SiO2、约0.1摩尔%至约15摩尔%Al2O3、0摩尔%至约12摩尔%B2O3和约0.1摩尔%至约15摩尔%R2O以及约0.1摩尔%至约15摩尔%RO,其中R是以下中的任意一种或多种:Li、Na、K、Rb、Cs且x为2,或者Zn、Mg、Ca、Sr或Ba且x是1。

在其他实施方式中,所述玻璃组合物可包含:约65.79摩尔%至约78.17摩尔%SiO2、约2.94摩尔%至约12.12摩尔%Al2O3、0摩尔%至约11.16摩尔%B2O3、0摩尔%至约2.06摩尔%Li2O、约3.52摩尔%至约13.25摩尔%Na2O、0摩尔%至约4.83摩尔%K2O、0摩尔%至约3.01摩尔%ZnO、0摩尔%至约8.72摩尔%MgO、0摩尔%至约4.24摩尔%CaO、0摩尔%至约6.17摩尔%SrO、0摩尔%至约4.3摩尔%BaO、和约0.07摩尔%至约0.11摩尔%SnO2

在另外的实施方式中,玻璃组合物可包含在0.95至3.23之间的RxO/Al2O3比值,其中R是Li、Na、K、Rb、Cs中的任意一种或多种且x为2。在另外的实施方式中,玻璃组合物可包含在1.18至5.68之间的RxO/Al2O3比值,其中R是以下中的任意一种或多种:Li、Na、K、Rb、Cs且x为2,或者Zn、Mg、Ca、Sr或Ba且x为1。在另外的实施方式中,玻璃组合物可包含在-4.25至4.0之间的RxO–Al2O3–MgO,其中R是Li、Na、K、Rb、Cs中的任何一种或多种且x为2。在其他实施方式中,所述玻璃组合物可包含:约66摩尔%至约78摩尔%SiO2、约4摩尔%至约11摩尔%Al2O3、约4摩尔%至约11摩尔%B2O3、0摩尔%至约2摩尔%Li2O、约4摩尔%至约12摩尔%Na2O、0摩尔%至约2摩尔%K2O、0摩尔%至约2摩尔%ZnO、0摩尔%至约5摩尔%MgO、0摩尔%至约2摩尔%CaO、0摩尔%至约5摩尔%SrO、0摩尔%至约2摩尔%BaO和0摩尔%至约2摩尔%SnO2

在各个实施方式中,所述玻璃组合物可包含:约72摩尔%至约80摩尔%SiO2、约3摩尔%至约7摩尔%Al2O3、0摩尔%至约2摩尔%B2O3、0摩尔%至约2摩尔%Li2O、约6摩尔%至约15摩尔%Na2O、0摩尔%至约2摩尔%K2O、0摩尔%至约2摩尔%ZnO、约2摩尔%至约10摩尔%MgO、0摩尔%至约2摩尔%CaO、0摩尔%至约2摩尔%SrO、0摩尔%至约2摩尔%BaO和0摩尔%至约2摩尔%SnO2。在某些实施方式中,所述玻璃组合物可包含:约60摩尔%至约80摩尔%SiO2、0摩尔%至约15摩尔%Al2O3、0摩尔%至约15摩尔%B2O3和约2摩尔%至约50摩尔%RxO,其中R是以下中的任意一种或多种:Li、Na、K、Rb、Cs且x为2,或者Zn、Mg、Ca、Sr或Ba且x为1,并且其中Fe+30Cr+35Ni<约60ppm。

其他示例性玻璃组合物见述于2016年10月18日提交的题为HIGH TRANSMISSIONGLASSES(《高透射性玻璃》)的第PCT/US2016/057445号国际专利申请,以及2017年3月31日提交的题为HIGH TRANSMISSION GLASSES(《高透射性玻璃》)的第62/479,497号美国临时专利申请,所述文献均通过参引全文纳入本文。

通过非限制性实例的方式,所述玻璃组合物可包含:约70摩尔%至约85摩尔%SiO2;0摩尔%至约5摩尔%Al2O3;0摩尔%至约5摩尔%B2O3;0摩尔%至约10摩尔%Na2O;0摩尔%至约12摩尔%K2O;0摩尔%至约4摩尔%ZnO、约3摩尔%至约12摩尔%MgO;0摩尔%至约5摩尔%CaO;0摩尔%至约3摩尔%SrO;0摩尔%至约3摩尔%BaO;以及约0.01摩尔%至约0.5摩尔%SnO2。在另一些实施方式中,所述玻璃组合物可包含:大于约80摩尔%SiO2;0摩尔%至约0.5摩尔%Al2O3;0摩尔%至约0.5摩尔%B2O3;0摩尔%至约0.5摩尔%Na2O;约8摩尔%至约11摩尔%K2O;约0.01摩尔%至约4摩尔%ZnO;约6摩尔%至约10摩尔%MgO;0摩尔%至约0.5摩尔%CaO;0摩尔%至约0.5摩尔%SrO;0摩尔%至约0.5摩尔%BaO;以及约0.01摩尔%至约0.11摩尔%SnO2。根据另外的实施方式,所述玻璃组合物可以基本上不含Al2O3和B2O3,并且可包含大于约80摩尔%SiO2;0摩尔%至约0.5摩尔%Na2O;约8摩尔%至约11摩尔%K2O;约0.01摩尔%至约4摩尔%ZnO;约6摩尔%至约10摩尔%MgO;以及约0.01摩尔%至约0.11摩尔%SnO2。在另一些实施方式中,所述玻璃组合物可包含约72.82摩尔%至约82.03摩尔%SiO2;0摩尔%至约4.8摩尔%Al2O3;0摩尔%至约2.77摩尔%B2O3;0摩尔%至约9.28摩尔%Na2O;约0.58摩尔%至约10.58摩尔%K2O;约0摩尔%至约2.93摩尔%ZnO;约3.1摩尔%至约10.58摩尔%MgO;0摩尔%至约4.82摩尔%CaO;0摩尔%至约1.59摩尔%SrO;0摩尔%至约3摩尔%BaO;以及约0.08摩尔%至约0.15摩尔%SnO2。在另一些实施方式中,所述玻璃组合物可以是基本上不含氧化铝的硅酸钾组合物,其包含大于约80摩尔%SiO2;约8摩尔%至约11摩尔%K2O;约0.01摩尔%至约4摩尔%ZnO;约6摩尔%至约10摩尔%MgO;以及约0.01摩尔%至约0.11摩尔%SnO2

在非限制性实施方式中,通过本文公开的方法生产的玻璃制品的组成包含约5ppm至约200ppm的MoO3,例如约10ppm至约150ppm、约20ppm至约120ppm、约30ppm至约100ppm、约40ppm至约90ppm、约50ppm至约80ppm或约60ppm至约70ppm的MoO3,包括其间的所有范围和子范围。在另外的实施方式中,玻璃的组成可包含约0ppm至约20ppm的Fe2O3,例如约1ppm至约18ppm、约2ppm至约16ppm、约3ppm至约15ppm、约4ppm至约14ppm、约5ppm至约12ppm、约6ppm至约11ppm、约7ppm至约10ppm或约8ppm至约9ppm的Fe2O3,包括其间的所有范围和子范围。根据另外的实施方式,玻璃的组成可包含约5ppm至约25ppm的FeO,例如约6ppm至约20ppm、约7ppm至约15ppm、约8ppm至约12ppm或约9ppm至约10ppm的FeO,包括其间的所有范围和子范围。在另外的实施方式中,FeO含量可以小于5ppm,例如1ppm、2ppm、3ppm或4ppmFeO。在另一些实施方式中,玻璃制品中的Fe3+/Fe2+比值可以小于或等于约1,例如约0.05至约0.9、约0.1至约0.8、约0.2至约0.7、约0.3至约0.6或约0.4至约0.5,包括其间的所有范围和子范围。在各个实施方式中,本文公开的玻璃制品具有任何的上述组成特征的任何组合。

在一些实施方式中,本文公开的玻璃制品可包含色偏Δy,其小于0.015,例如在约0.005至约0.015的范围内(例如约0.005、0.006、0.007、0.008、0.009、0.010、0.011、0.012、0.013、0.014或0.015)。在其他实施方式中,玻璃制品可包含小于0.008的色偏。色偏可以利用针对颜色测量的CIE 1931标准,通过沿着长度L测量x和y色度坐标的变化来表征。对于玻璃LGP,色偏Δy可表述为Δy=y(L2)-y(L1),其中L2和L1是沿着远离光源发射的面板或基材方向的Z位置,并且其中L2-L1=0.5米。示例性玻璃制品可具有Δy<0.01、Δy<0.005、Δy<0.003或Δy<0.001。根据某些实施方式,玻璃制品可具有光衰减α1(例如由于吸收和/或散射损失所致),对于约420-750nm范围内的波长,其小于约4dB/m,例如小于约3dB/m、小于约2dB/m、小于约1dB/m、小于约0.5dB/m、小于约0.2dB/m,或者甚至更小,例如在约0.2dB/m至约4dB/m的范围内。

减少玻璃基材中的色偏的方法可着重于将夹杂金属(例如Fe、Cr、Co、Ni等)的浓度降低到可忽略不计的水平(例如<50ppm),这进而可减少玻璃基材的蓝光波长吸收。然而,申请人发现,色偏可通过增加玻璃基材在红光波长处的吸收以平衡或补偿蓝光波长吸收来得到减少。玻璃基材中的色偏大小可通过其在可见光谱内的吸收曲线形状来指示。例如,当在蓝光波长(例如450nm)处的吸收低于在红光波长(例如630nm)处的吸收时,色偏可有所减少。

图2证明了蓝光/红光透射比对玻璃LGP的色偏的影响。如图所示,随着蓝光(450nm)透射率相对于红光(630nm)透射率减小,色偏Δy以接近线性的方式增加。当蓝光透射率接近近似于红光透射率的值时(例如当比值接近1时),色偏Δy近似接近0。图3例示了用于产生图2所示的相关性的透射曲线。下表I提供了透射曲线A-J的相关细节。

表I:透射曲线

图4示出了由使用不同熔化系统熔化的相同批料组合物所生产的玻璃基材的透射曲线,其中的一种熔化系统采用二氧化锡电极(Sn曲线),而一种采用三氧化钼电极(Mo曲线)。如在图中可见到的,对于两种基材,蓝光波长下的透射是相当相似的,其中Sn曲线在450nm下具有略微更高的透射率值。然而,各曲线在红光波长下有差异,其中Mo曲线在630nm和更高的波长下具有显著更低的透射率值。不希望囿于理论,认为用三氧化钼电极熔化的批料在红光波长的更高的吸收是因为与呈Fe3+的氧化态的Fe相反,呈Fe2+氧化态的Fe的浓度增加所致。还认为降低的氧化态是因为熔化期间MoO3电极与批料之间的接触所致。

应理解,各个公开的实施方式可以涉及与特定实施方式一起描述的特定特征、要素或步骤。还应理解,虽然以涉及一个特定实施方式的形式进行描述,但是特定特征、要素或步骤可以与各个未例示的组合或排列方式中的替代性实施方式互换或组合。

还应理解的是,本文所用术语“该”、“一个”或“一种”表示“至少一个(一种)”,而不应局限为“仅一个(一种)”,除非有明确相反的说明。因此,例如,提到的“一种部件”包括具有两种或更多种这类部件的实例,除非上下文有另外明确的表示。

本文中,范围可以表示为从“约”一个具体值开始和/或至“约”另一个具体值终止。当表述这种范围时,实例包括自某一具体值始和/或至另一具体值止。类似地,当使用先行词“约”表示数值为近似值时,应理解,具体数值构成了另一个方面。还应理解,每个范围的端点相对于另一个端点都是重要的,并且独立于另一个端点。

本文所用的术语“基本”、“基本上”及其变化形式旨在表示所述的特征等于或近似等于一数值或描述。此外,“基本上相似”旨在表示两个数值相等或近似相等。在一些实施方式中,“基本上相似”可以表示彼此相差在约10%以内的值,例如彼此相差在约5%以内,或彼此相差在约2%以内的值。

除非另有表述,否则都不旨在将本文所述的任意方法理解为需要使其步骤以具体顺序进行。因此,当方法权利要求实际上没有陈述为其步骤遵循一定的顺序或者其没有在权利要求书或说明书中以任意其他方式具体表示步骤限于具体的顺序,都不旨在暗示该任意特定顺序。

虽然使用过渡语“包含”可以公开特定实施方式的各个特征、元素或步骤,但是应理解的是,这暗示了包括可采用过渡语“由……构成”或“基本上由……构成”描述在内的替代性实施方式。因此,例如,包含A+B+C的方法的隐含的替换性实施方式包括其中方法由A+B+C组成的实施方式以及其中方法基本上由A+B+C组成的实施方式。

对本领域的技术人员而言,显而易见的是,可以对本公开进行各种修改和变动而不偏离本公开的范围和精神。因为本领域的技术人员可以想到融合了本公开的精神和实质的所公开的实施方式的各种改进的组合、子项组合和变化,因此,应认为本公开包括所附权利要求书范围内的全部内容及其等同内容。

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