用于IR触摸屏应用的低Fe玻璃的制作方法

用于IR触摸屏应用的低Fe玻璃的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请交叉参考
[0002] 本申请根据35U.S.C. § 119要求2012年11月30日提交的美国临时申请系列第 61/731，671号的优先权，本文以该申请的内容为基础并将其通过引用全文纳入本文。
技术领域
[0003] 本发明涉及光学触摸屏，且具体而言涉及用于光学触摸屏系统的玻璃材料。
[0004] 背景
[0005] 触摸屏功能在移动装置应用（如智能电话、电子书阅览器、笔记本电脑和平板电 脑）中的使用日益广泛，且所产生的具有触摸屏功能的显示器市场日益繁荣。此外，大型显 示器（如用于台式电脑和壁式屏幕）的尺寸持续增大。使用常规触摸屏技术（如投射电容 式触摸（PCAP)技术）时，显示器尺寸的增加伴随着显示器成本的增加。
[0006] 因此，需要最小化触摸屏的总厚度和重量以用于从最小的手持式装置到最大的显 示器的多种应用。此外，还需要触摸屏具有更稳健的功能，例如改进的触摸位置精确性、指 纹免疫和多点触控能力。结果是，已开发了多种感应装置以使显示器具有触摸屏功能。这 些技术进一步要求开发新材料，以完全实现各方法并获得最佳的效率和效果。

【发明内容】

[0007] -个方面包括用于触摸屏应用的高光学透射率玻璃。该高光学透射率玻璃允许将 基于受抑全内反射（FTIR)的方法用于触摸屏应用。在一些实施方式中，该玻璃允许使用基 于FTIR的方法，其中使用的光是电磁波谱的紫外、可见或红外区。在一些实施方式中，该玻 璃允许使用基于FTIR的方法，其中使用的光是约750nm至约2500nm〇
[0008] 一个实施方式包含一种含有少于200ppmFe2O3的高光学透射率玻璃；其中，该玻 璃在900nm处的吸收系数是小于5.OmS且该玻璃在约400至约800nm处的吸收系数是小 于5.0m1。在一些实施方式中，该玻璃包含少于IOOppmFe2O3。在一些实施方式中，该玻璃 在900nm处的吸收系数是小于2.Omi。在一些实施方式中，该玻璃在约400至约800nm的 吸收系数是小于2.Omi。在一些实施方式中，该玻璃的密度是2. 45g/cm3或更高。在一些实 施方式中，该玻璃的断裂韧度是〇. 7MPam1/2或更高。在一些实施方式中，该玻璃在200g负 荷下的维氏硬度是600kgf/mm2或更高。在一些实施方式中，该玻璃的剪切模量是30GPa或 更高。在一些实施方式中，该玻璃的压缩应力是600MPa或更高。在一些实施方式中，该玻 璃的层深度是IOym或更大。在一些实施方式中，该玻璃的厚度是2mm或更小。在一些实 施方式中，该玻璃是经过离子交换的。在一些实施方式中，该玻璃的P-OH值为0.2mm1至 0. 9mmi。在一些实施方式中，该玻璃的平均表面粗糙度（Ra)为小于或等于20A,优选小于 或等于15爲>其中玻璃板未经抛光。在一些实施方式中，该玻璃的厚度小于3_，且玻璃基 材的曲率变形W小于0. 5ym/cm2,如方程W=D/L2所述，其中D是玻璃基材的最大曲率（单 位为mm)且L是玻璃基材的对角线长度（单位为cm)。
[0009] 在以下的发明详述中给出了本发明的其他特征和优点，对本领域的技术人员而 言，其中的部分特征和优点根据所作描述就可以容易地看出，或者通过实施包括以下发明 详述、权利要求书和附图在内的本文所述的本发明而被认识。权利要求纳入下文的发明详 述且成为其组成部分。
[0010] 附图简要说明
[0011] 图1是本发明所述触摸屏系统的透明板的截面图；
[0012] 图2是Na2O-CaO-MgO-SiO2玻璃中Fe3+和Fe2+离子的特定吸收光谱；
[0013] 图3是GorillaGlass?的X射线荧光数据，该玻璃中整合有包含约30-50ppm Fe2O3的SiO2、包含约IOOppmFe2O3的Al203以及包含约 400ppmFe203的MgO;
[0014] 图4是波导衰减系数测量的示意图；
[0015] 图5是波导衰减系数测量装置的视图，其显示（a)IR吸收边界，（b)LED和（c)经 测量的（d)光电二极管的位置；
[0016] 图6显示两种GorillaG丨ass?样品的吸收系数。样品是所有侧面都经过抛光的 IOmmX2Ommx.SOmm还料；
[0017] 图7是来自样品A-G的所有侧面都经过抛光的IOmmx20mmx50mm还料的吸收系 数的比较；
[0018] 图8是来源于肯塔基州哈罗兹堡（Harrodsburg)的标准I.Imm厚GoriIla'Glass'、?〉 (曲线"A"）和来源于日本且由低铁组分组成的0.7mm厚"特种"GorillaGlass蠢样品（曲 线"B"）在850nm处的波导衰减系数的测量数据。由线性拟合的斜率得到的awg分别为 9. 6m1 和 3.OmS
[0019] 图9是来自样品G的所有侧面都经过抛光的IOmmx20mmx50mmJ$料的吸收系数；
[0020] 图10是来自样品A的所有侧面都经过抛光的IOmmx20mmx50mm还料的吸收系 数；
[0021] 图11是来自样品B的所有侧面都经过抛光的IOmmx20mmx50mm还料的吸收系 数；
[0022] 图12是来自样品C的所有侧面都经过抛光的IOmmx20mmx50mm坯料的吸收系 数；
[0023] 图13是来自样品D的所有侧面都经过抛光的IOmmx20mmx50mm还料的吸收系 数；
[0024] 图14是来自样品E的全部侧面都经过抛光的IOmmx20mmx50mm还料的吸收系 数；
[0025] 图15是来自样品F的所有侧面都经过抛光的IOmmx20mmx50mmJ$料的吸收系数。
[0026] 在以下的发明详述中给出了本发明的其他特征和优点，对本领域的技术人员而 言，其中的部分特征和优点根据所作描述就可以容易地看出，或者通过实施包括以下发明 详述、权利要求书和附图在内的本文所述的本发明而被认识。
[0027] 发明详述
[0028] 在以下详细描述中，为了提供对本发明实施方式的透彻理解，陈述了许多具体的 细节。但是，对本领域技术人员显而易见的是，可以实施本发明的实施方式而无需其具体细 节中的一些或全部。在其他情况中，可能没有详细描述众所周知的特征或工艺以免不必要 地使本发明变得不突出。此外，类似或相同的附图编号可用于标识相同或类似的元件。此 外，除非另外定义，否则，本文中所使用的所有技术和科学术语都具有本发明所属领域普通 技术人员通常所理解的同样含义。在抵触的情况下，以本说明书（包括定义在内）为准。
[0029] 虽然在本发明的实施或测试中可以采用其他方法和材料，但下文描述了某些合适 的方法和材料。
[0030] 揭示了材料、化合物、组合物以及组分，它们可用于所揭示的方法和组合物，可结 合所揭示的方法和组合物使用，可用于制备所揭示的组合物，或者是所揭示的方法和组合 物的实施方式。在本文中公开了这些和其他的材料，应理解当公开了这些材料的组合、子 集、相互作用、组等等而未明确地具体揭示这些化合物的每个不同的单独和共同组合以及 排列时，在本文中具体设想和描述了它们中的每一种情况。
[0031] 因此，如果公开了一类取代物A、B和C并且还公开了一类取代物D、E和F以及一 个组合实施方式A-D的实例，则可单独地和共同地设想每一个。因此，在本例中，具体设想 了以下组合A-E、A-F、B-D、B-E、B-F、C-D、C-E和C-F中的每一个，应认为以上这些都是从 A、B和/或C;D、E和/或F;以及实例组合A-D的内容揭示的。同样，也具体设想并揭示了 上述的任何子集或这些子集的组合。因此，例如，具体设想了A-E、B-F和C-E的亚组，并应 认为它们是从A、B和/或C;D、E和/或F;以及实例组合A-D的内容揭示的。这种概念应 用于本内容的所有方面，包括但不限于组合物的任何组分以及所揭示组合物的制备方法和 使用方法中的各步骤。因此，如果存在可进行的多个附加步骤，应当理解可通过所公开方法 的任一特定实施方式或实施方式的组合来进行这些附加步骤中的每一个，而且可具体设想 每一个这样的组合且应当认为它是公开的。
[0032] 此外，当本文中列出包含上限值和下限值的数值范围时，除非另外指出，该范围旨 在包括范围的端点以及该范围之内的所有整数和分数。本发明的范围并不限于定义范围时 所列举的具体值。此外，当以范围、一种或更多种优选范围、或者优选的数值上限以及优选 的数值下限的形式表述某个量、浓度或其它值或参数的时候，应当理解相当于具体揭示了 通过将任意一对范围上限或优选数值与任意范围下限或优选数值结合起来的任何范围，而 不考虑这种成对结合是否具体揭示。最后，当使用术语"约"来描述范围的值或端点时，应 理解本发明包括所参考的具体值或者端点。
[0033] 如本文所使用，术语"约"指数量、尺寸、公式、参数和其它数量和特征不是精确的 或无需精确的，但可以按照要求是接近的和/或更大或者更小，如反射公差、转化因子、四 舍五入、测量误差等等，以及本领域技术人员所知的其它因素。一般的，不管是否明确说明， 数量、尺寸、公式、参数或其它数量或特征都是"约"或"接近"。
[0034] 如本文所使用，术语"或"是包括端值的；具体来说，相"A或B"指"A，B，或者同时 包括A和B"。本文中，排他性的"或"通过术语如"要么A要么B"和"A或B之一"来指定。
[0035] 使用不定冠词"一个"或"一种"对本发明的元件和部件进行描述。使用这些冠词 时指存在一种或至少一种这些元件或组件。尽管这些冠词通常用于表明修饰的名词是单数 名词，但除非另有说明，本文所用的冠词"一个"或"一种"也包括复数。类似的，同样除非 另有说明，如本文所使用，定冠词"该"也表示修饰的名词可以是单数或复数。
[0036] 出于描述本发明的实施方式的目的，应注意的是，本文涉及的一个变量是一个参 数或另一变量的"函数"并不旨在表示该变量仅仅是所列出的参数或变量的函数。相反，本 文涉及的一个变量是所列出的参数的"函数"是开放式的，从而该变量可以是单个参数或者 多个参数的函数。
[0037] 应当指出，本文所用的诸如"优选"、"通常"和"典型"之类