的詞語不是用來限制 本發(fā)明要求保護(hù)的范圍，也不表示某些特征對本發(fā)明要求保護(hù)的結(jié)構(gòu)或者功能來說是重要 的、關(guān)鍵的或者甚至是必不可少的。相反地，這些術(shù)語僅僅用來表示本發(fā)明實施方式的特定 方面，或者強(qiáng)調(diào)可以或者不可以用于本發(fā)明特定實施方式的替代的或附加的特征。
[0038] 出于描述和限定本發(fā)明的目的，應(yīng)當(dāng)指出，詞語"基本上"和"約"在本文中用來表 示可歸屬于任何定量比較、數(shù)值、測量或其他表達(dá)的固有不確定程度。本文所用術(shù)語"基本" 和"大約"還用來表示數(shù)量的表達(dá)值與所述的參比值的偏離程度，這種偏離不會導(dǎo)致所討論 的主題的基本功能發(fā)生改變。
[0039] 應(yīng)注意，權(quán)利要求書中的一項或多項權(quán)利要求使用術(shù)語"其特征在于"作為過渡 語。出于限定本發(fā)明的目的，應(yīng)當(dāng)指出，在權(quán)利要求中用該術(shù)語作為開放式過渡短語來引出 對一系列結(jié)構(gòu)特征的描述，應(yīng)當(dāng)對其作出與更常用的開放式引導(dǎo)語"包含"類似的解釋。
[0040] 作為生產(chǎn)本發(fā)明的玻璃組合物的原材料和/或設(shè)備的結(jié)果，會在最終的玻璃組合 物中存在某些不是故意添加的雜質(zhì)或組分。此類物質(zhì)在玻璃組合物中以微量存在，在本文 中稱作"混入物"。
[0041] 如本文所使用，玻璃組合物包括0重量％的化合物定義為沒有故意將該化合物、 分子或元素添加到該組合物中，但該組合物可能仍然包括該化合物，通常是以不確定的數(shù) 量或痕量的方式。類似的，"不含鈉"、"不含堿金屬"、"不含鉀"等定義為沒有故意將該化合 物、分子或元素添加到該組合物中，但該組合物可能仍然包括鈉、堿金屬或鉀，但是是以接 近不確定的數(shù)量或痕量的方式。
[0042] 觸摸屏在商業(yè)和個人使用中變得越來越普遍，存在許多方法將該功能添加至智 能電話、平板電腦或較大的顯示器。一種這類方法是基于受抑全內(nèi)反射（FTIR)的光學(xué)觸 摸屏，其涉及引導(dǎo)電磁輻射通過透明材料。通過使物體接觸材料表面而產(chǎn)生的輻射衰減 可被用于提供與諸如位置和接觸壓力的事件相關(guān)的信息。一種在觸摸屏系統(tǒng)中利用FTIR 的示例性方法是LightTouch?，如美國申請?zhí)?3/686, 571、13/686, 426和美國臨時申請?zhí)?61/744, 878和61/640, 605所述，其通過引用全文納入本文。
[0043] 在來自LightTouch?的一個示例性設(shè)計中，發(fā)光二極管（LED)和光電二極管位于 透明材料（通常是GorillaGlass?)板的周邊（參見美國申請?zhí)?3/686, 571，其通過引用 全文納入本文）。將來自LED的光投入板內(nèi)，且符合全內(nèi)反射條件的射線橫穿屏幕傳播，如 圖1所示。當(dāng)手指或其他合適的物體接觸板表面時，由于來自引導(dǎo)模式的光與接觸物體偶 聯(lián)導(dǎo)致傳輸光束衰減。通過監(jiān)測板的相對和相鄰邊緣上發(fā)光二極管中的光電流來實現(xiàn)觸摸 感應(yīng)和與位置和/或壓力關(guān)連（參見例如美國申請?zhí)?3/686, 571，13/686, 426和美國臨時 申請?zhí)?1/640, 605,其通過引用全文納入本文）。
[0044]傳輸介質(zhì)中的光損失主要是由于：1)來自缺陷的散射以及2)來自介質(zhì)內(nèi)化合物 的吸收。這將轉(zhuǎn)而需要更多的發(fā)射能量，可能增加噪音和/或?qū)е陆邮諅?cè)上較低的信號，從 設(shè)計的實際角度出發(fā)這些都是不希望的。此外，因為光學(xué)組件通常布置在屏幕的周邊，由于 路徑長度差異產(chǎn)生的顯著光損耗可導(dǎo)致LED和光電二極管之間信號的顯著差異，從而更需 要光電二極管和相關(guān)電子元件的動態(tài)范圍。
[0045] 吸收是波長依賴性特性，且硅酸鹽玻璃通常在許多FTIR觸摸系統(tǒng)中使用的近紅 外（NIR)區(qū)域中具有提高的吸收。約SOO-1000 nm的波長通常被用于使光對用戶不可見且 LED和發(fā)光二極管由于低成本而被設(shè)計用于該范圍。然而，使用本文所述玻璃的裝置可使 用為FTIR提供的電磁輻射的任何波長。在一些實施方式中，該電磁輻射的波長是約350nm 至約25,OOOnm。在一些實施方式中，該電磁福射是約350nm至約850nm。在一些實施方式 中，該電磁福射是約750nm至約2500nm。在一些實施方式中，該電磁福射是約800nm至約 1000 nm0
[0046] 前述約800至約1000 nm波長下硅酸鹽玻璃中增加的吸收（參見圖2)主要是由于 存在常見的雜質(zhì)--鐵。Fe在玻璃中以Fe2+或Fe3+的形式存在。Fe2+在約1000 nm為中心 的波長下具有強(qiáng)寬帶吸收，其在6〇〇nm附近逐漸變小，以及400nm下出現(xiàn)強(qiáng)吸收。Fe3+主要 在400nm下吸收。因此，為最小化光學(xué)觸摸屏的IR吸收，需要將玻璃的總鐵含量降低至適 當(dāng)水平或控制氧化程度使得鐵離子主要是三價的。優(yōu)選前一種方法，因為后者在正常的工 業(yè)環(huán)境中通常較難實現(xiàn)。對于該研究，假定Fe2+/Fe3+比例保持恒定。在一些實施方式中， Fe2+/Fe3+的比例是約 0:100、約 10:90、約 20:80、約 30:70、約 40:60、約 50:50、約 60:40、約 70:30、約80:20、約90:10或約100:0。在一些實施方式中，對于Gorilla?型玻璃，該比例是 約90%Fe3+。在一些實施方式中，對于GorillaX型玻璃，該比例是約0. 4至約0. 55的Fe3+。
[0047]對于FTIR應(yīng)用，介質(zhì)中的路徑長度相對較長（數(shù)百mm)，因此通過玻璃片厚度（通 常數(shù)_或更?。┻M(jìn)行的透射測量通常不能完全解決潛在的衰減問題。例如，在Imm厚度的 玻璃板內(nèi)，吸收系數(shù)從Im1至3m1的顯著增加導(dǎo)致透射率僅降低0.2%。為更精確地模擬 FTIR條件，基于多重路徑長度透射實驗的吸收系數(shù)測量可以被使用并提供更精確的結(jié)果， 并無需考慮菲涅爾反射。
[0048] 材料的吸收系數(shù)a的表征方法通常是測量拋光的長方體上多種路徑的吸光度。 在一些實施方式中，在UV-Vis-NIR分光儀中測量10mmx20mmx50mm拋光的坯料。在該配置 中，不同于兩個界面處的反射損耗，測量的光通過樣品傳播而不進(jìn)一步彈射或與氣體/玻 璃界面相互作用。假定由于散射發(fā)生的損耗可忽略，這導(dǎo)致測量玻璃的基礎(chǔ)吸收，一種本體 材料性質(zhì)。通過比爾-朗伯定律描述吸收：
[0049]I=IDeax
[0050] 其中Ici是初始強(qiáng)度，a是吸收系數(shù)，且x是距離位置Xci的距離。因此，對多個路 徑長度進(jìn)行透射率測量可計算a，從而計算上文所述10mmx20mmx50mm樣品。
[0051] 然而，對于許多應(yīng)用，F(xiàn)TIR觸摸屏是波導(dǎo)配置，意味著光在空氣/玻璃界面處彈射 多次。例如，以波導(dǎo)配置設(shè)置LightTouch?。因此，以類似方式而非通過上文所述直通路徑 方法表征吸收損耗是可行的。所得數(shù)據(jù)是衰減系數(shù)的測量值，這意味著考慮在測樣品的幾 何和表面性質(zhì)所導(dǎo)致的損耗。為清楚起見，該測量值稱作波導(dǎo)衰減系數(shù)awg。預(yù)期該技術(shù) 產(chǎn)生不同于上述使用準(zhǔn)直光和拋光的光學(xué)阻擋物的測量方法的結(jié)果。實際上，在一些實施 方式中，發(fā)現(xiàn)awg為約2a。
[0052] 本發(fā)明的一個方面包括用于觸摸屏應(yīng)用的高光學(xué)透射率玻璃。該高光學(xué)透射率玻 璃允許將基于受抑全內(nèi)反射（FTIR)的方法用于觸摸屏應(yīng)用。
[0053] 本發(fā)明的第一方面包括用于觸摸屏應(yīng)用的高光學(xué)透射率玻璃，該高光學(xué)透射率玻 璃包含較少的缺陷。缺陷包括但不限于：氣體或固體內(nèi)含物、污染物、附著物、空氣線、縫隙、 裂紋、擠出物、結(jié)狀物、凹點、空穴、顆粒、晶體、氣泡、缺口、線道（cord)、斷裂、凹處、晶粒、石 狀物、劃痕、污點和擦痕及其組合。在一些實施方式中，缺陷的數(shù)目是每cm3約0. 00001至 約1000個缺陷，其中缺陷的尺寸是沿缺陷的最長尺寸的軸小于約500、400、300、200、100、 50、25、10、1、0. 5、0. 25、0.1 ym。在一些實施方式中，缺陷的數(shù)目是每cm3少于約0? 00001、 0?00005、0.0001、0.0005、0.001、0.005、0. 01、0. 1、0. 5、1、2、3、4、5、10、25、50 或 100、500 或 1000個缺陷，其中缺陷的尺寸是沿缺陷的最長尺寸的軸小于約500、400、300、200、100、50、 25、10、1、0. 5、0. 25、0.1 ym。在一些實施方式中，其中缺陷包括內(nèi)含物、氣泡或空氣線，缺陷 的數(shù)目是每cm3約0. 00001至約1000個缺陷，其中缺陷的尺寸是沿缺陷的最長尺寸的軸小 于約 500、400、300、200、100、50、25、10、1、0. 5、0. 25、0.1 ym。
[0054] 在一些實施方式中，缺陷的減少涉及導(dǎo)致用于FTIR的波長下電磁輻射衰減的缺 陷。在一些實施方式中，缺陷的減少涉及導(dǎo)致波長為約750至約2500nm的光衰減的缺陷。 在一些實施方式中，缺陷的尺寸小于用于FTIR的光的波長。在一些實施方式中，缺陷的尺 寸約等于（在一些實施方式中，約等于表示平均波長的±5、10、15、20或25% )用于FTIR 的光的波長。在一些實施方式中，缺陷的尺寸大于用于FTIR的光的波長。在一些實施方式 中，由缺陷導(dǎo)致的散射包括瑞利散射、米氏散射或其組合。在一些實施方式中，控制顆粒尺 寸以限制瑞利散射、米氏散射或瑞利和米氏散射。
[0055] 另一個方面包括用于觸摸屏應(yīng)用的高透射率玻璃，其包括在FTIR中使用的波長 下吸收的組分的濃度或含量的降低。在一些實施方式中，濃度降低的組分包括含有鐵、鎂或 鋁的化合物。例如，該化合物可包括但不限于氧化鐵Fe2O3、氧化鎂MgO或氧化鋁Al2O3。多 種金屬氧化物的紅外光譜可參見D.W.Sheibley和M.H.Fowler，NASA技術(shù)筆記D-3750,路 易斯研究中心，1966年12月，其通過引用全文納入本文。
[0056] -些實施方式包括用于觸摸屏應(yīng)用的高透射率玻璃，其包含低濃度的鐵。在一些 實施方式中，通常以Fe2O3形式測量的鐵含量的降低可通過替換較純的批料材料來實現(xiàn)，所 述批料材料包括（以對一些實施方式的影響排序）SiO2(砂）、A1203和MgO。例如，在實施例 中列舉的玻璃組合物中，砂的含量超過60重量％。
[0057] 二氧化硅3102是一種涉及玻璃形成的氧化物，其功能是穩(wěn)定玻璃的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在 一些實施方式中，該玻璃組合物包含〇至約70重量％的SiO2。在一些實施方式中，該玻璃 組合物包含0至約45重量％的SiO2。在一些實施方式中，該玻璃組合物可包含約35至約 45重量％的SiO2。在一些實施方式中，該玻璃組合物可包含約40至約70重量％的SiO2。 在