高紅外線透射率玻璃板的制作方法
【專利說明】高紅外線透射率玻璃板 1.發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種具有高紅外線透射率的玻璃板。
[0002] 本發(fā)明還涉及此種玻璃板在使用了基本上在所述板內(nèi)傳播的紅外線輻射的設(shè)備 中的用途。
[0003] 根據(jù)本發(fā)明的玻璃板因為其高的紅外線（IR)透射率而實際上可以有利地用于觸 摸屏或觸摸面板或觸摸板中，該觸摸屏或觸摸面板或觸摸板例如使用被稱為平面散射檢測 (PSD)或受抑全內(nèi)反射（FTIR)的光學(xué)技術(shù)（或者要求高IR透射率的任何其他技術(shù)）來檢 測在所述板的表面上的一個或多個物體（例如，手指或觸控筆）的位置。
[0004] 因此，本發(fā)明還涉及包括此種玻璃板的觸摸屏、觸摸面板或觸摸板。
[0005] 2.現(xiàn)有技術(shù)的解決方案
[0006] PSD和FTIR技術(shù)允許獲得多重檢測觸摸屏/面板，這些觸摸屏/面板是廉價的并 且可以具有相對顯著的觸敏表面（例如，3至100英寸）同時還具有低的厚度。
[0007] 這兩種技術(shù)涉及：
[0008] (i)將紅外線輻射（IR)例如借助于LED從一個或若干個邊緣/側(cè)面注入紅外線透 明基板中；
[0009] (ii)通過全內(nèi)反射的光學(xué)現(xiàn)象使該紅外線輻射在所述基板（因此充當(dāng)波導(dǎo)）內(nèi)傳 播（沒有輻射從該基板"離開；
[0010] (iii)使該基板的表面與任何物體（例如，手指或觸控筆）接觸，通過在所有方向 上的輻射的擴散引起局部擾動；一些偏離的射線將因此能夠"離開"該基板。
[0011] 在FTIR技術(shù)中，這些偏離的射線在與該觸敏表面相反的基板的內(nèi)表面上形成紅 外光點。這些被位于該設(shè)備下方的特殊照相機看見。
[0012] PSD技術(shù)本身涉及除步驟（i)-(iii)列表之外的兩個附加步驟：
[0013] (iv)由檢測器分析在該基板的邊緣的水平處所產(chǎn)生的IR輻射；以及
[0014] (V)從所檢測到的輻射通過算法計算與該表面接觸的一個或多個物體的一個或多 個位置。具體地，在文件US 2013/021300 Al中披露了這種技術(shù)。
[0015] 基本上，玻璃是用于觸摸面板所選擇的材料，因為其機械特性、其耐久性、其耐擦 傷性、其光學(xué)透明度并且因為其可以被化學(xué)或熱強化。
[0016] 在用于PSD或FTIR技術(shù)的具有非常大的表面面積并且因此具有相對大的長度/ 寬度的玻璃面板的情況下，所注入的IR輻射的光程是長的。在這種情況下，由該玻璃的材 料吸收IR輻射因此對該觸摸面板的靈敏度具有顯著的影響，這然后可能不令人希望地在 該面板的長度/寬度上減小。在用于PSD或FTIR技術(shù)的具有較小的表面面積并且因此具 有所注入的IR輻射的較短光程的玻璃面板的情況下，由該玻璃的材料吸收IR輻射還特別 地對結(jié)合該玻璃面板的設(shè)備的能量消耗具有影響。
[0017] 因此，在此背景下對紅外線輻射高度透明的玻璃板很有用，以確保當(dāng)這個表面較 大時，在整個觸敏表面上未受損的或足夠的靈敏度。具體地，通常在這些技術(shù)中使用的在 1050nm的波長下具有最低可能的吸收系數(shù)的玻璃板是所希望的。
[0018] 為了獲得高紅外線透射率（以及在可見光中的透射率），已知的是減少玻璃中總 鐵含量（以Fe 2O3表示，根據(jù)在該領(lǐng)域中的標(biāo)準(zhǔn)慣例）以獲得低鐵的玻璃。硅酸鹽基的玻璃 總是含有鐵，因為鐵在所使用的許多原料（并且特別是砂）中作為雜質(zhì)存在。鐵以三價鐵 離子Fe 3+和亞鐵離子Fe 2+的形式存在于玻璃的結(jié)構(gòu)中。三價鐵離子Fe 3+的存在給予玻璃低 波長可見光的輕微吸收以及近紫外（以380nm為中心的吸收帶）中較高的吸收，而亞鐵離 子Fe 2+(有時表示為氧化物FeO)的存在導(dǎo)致在近紅外（以1050nm為中心的吸收帶）中的 高吸收。因此，總鐵含量（以其兩種形式）的增加增強了在可見光和紅外中的吸收。此外， 高濃度的亞鐵離子Fe 2+引起在紅外（特別是在近紅外）中的透射率的降低。然而，為了通 過僅僅作用于總鐵含量獲得在波長l〇50nm下對于觸敏應(yīng)用足夠低的吸收系數(shù)，將要求總 鐵含量的此種顯著的降低，使得（i)或者這將招致太高的生產(chǎn)成本，由于需要非常純的原 料（有時甚至不以足夠純的狀態(tài)存在），（ii)或者這將造成生產(chǎn)問題（特別是爐的過早磨 損和/或在爐中加熱玻璃的困難）。
[0019] 為了進一步增加玻璃的透射率，還已知的是使存在于該玻璃中的鐵氧化，即，降低 亞鐵離子的含量以有利于三價鐵離子的含量。玻璃的氧化程度由其氧化還原給出，定義為 相對于存在于玻璃中的鐵原子的總重量Fe 2+的原子重量比（Fe 2+/總Fe)。
[0020] 為了降低該玻璃的氧化還原，已知的是將氧化組分添加至原料的批次中。然而，大 多數(shù)已知的氧化劑（硫酸鹽、硝酸鹽...）不具有足夠高的氧化能力來獲得對于使用了 FTIR 或PSD技術(shù)的觸摸面板應(yīng)用所尋求的IR透射值，或必須以過高的量被添加，具有伴隨的缺 點如成本、著色、與生產(chǎn)方法不相容等。
[0021] 3.發(fā)明目的
[0022] 在本發(fā)明的實施例的至少一個中，本發(fā)明的目的是提供一種具有高紅外線透射率 的玻璃板。具體地，本發(fā)明的目的是提供一種具有高的近紅外線輻射透射率的玻璃板。
[0023] 在本發(fā)明的實施例的至少一個中，本發(fā)明的目的是提供一種具有高紅外線透射率 的玻璃板，該玻璃板具體地在使用了基本上在所述板內(nèi)傳播的紅外線輻射的設(shè)備中是尤其 有利的。
[0024] 在本發(fā)明的實施例的至少一個中，本發(fā)明的另一個目的是提供一種玻璃板，當(dāng)該 玻璃板被用作在大尺寸的觸摸屏、觸摸面板或觸摸板中的觸敏表面時，其不產(chǎn)生觸敏功能 的靈敏度的任何損失，或者如果產(chǎn)生損失也是非常小的。
[0025] 在本發(fā)明的實施例的至少一個中，本發(fā)明的另一個目的是提供一種玻璃板，當(dāng)該 玻璃板被用作在更加中等尺寸的觸摸屏、觸摸面板或觸摸板中的觸敏表面時，其對于該設(shè) 備的能量消耗是有益的。
[0026] 在本發(fā)明的實施例的至少一個中，本發(fā)明的另一個目的是提供一種具有高紅外線 透射率并且具有對于所選擇的應(yīng)用的可接受的美學(xué)外觀的玻璃板。
[0027] 最終，本發(fā)明的目的還是提供一種生產(chǎn)廉價的具有高紅外線透射率的玻璃板。
[0028] 4.發(fā)明概述
[0029] 本發(fā)明涉及一種具有以下組成的玻璃板，該組成包含以玻璃的總重量的百分比表 示的含量：
[0030] 55%^ SiO2^ 85%
[0031] 0 彡 Al2O3彡 30%
[0032] 0 ^ B2O3^ 20%
[0033] 0 ^ Na20<5%
[0034] 0 ^ CaO ^ 20%
[0035] 0 ^ MgO ^ 15%
[0036] 0 ^ K2O ^ 20%
[0037] 0 ^ BaO ^ 20%
[0038] 0· 002%彡總鐵（以Fe2O3的形式表示）彡0· 06%。
[0039] 根據(jù)具體實施例，所述組成附加地包含以玻璃的總重量的百分比表示的鉻含量， 諸如：0· 0001 % 彡 Cr2O3彡 0· 06%。
[0040] 因此，本發(fā)明是基于一種完全新穎的且創(chuàng)造性的方法，因為它使得能夠解決所提 出的技術(shù)問題。事實上諸位發(fā)明人已經(jīng)出人意料地示出通過在玻璃組成中在特定的含量范 圍內(nèi)結(jié)合低含量的鐵和鉻（尤其被稱為在所謂的"選擇性"著色玻璃中有力的著色劑）有 可能獲得高度IR透明的玻璃板而沒有對其美學(xué)外觀、其顏色過于負面的影響。
[0041] 在整個本文中，當(dāng)指示一個范圍時，在該數(shù)值范圍內(nèi)的所有值和子域值清楚地被 包括在內(nèi)，如同明確地說明一樣。同樣，在整個本文中，除非明確提及，百分比含量值是相對 于玻璃的總重量表示的重量值。
[0042] 在閱讀以下描述后，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將變得更清楚。
[0043] 在本發(fā)明的意義上，玻璃應(yīng)理解為意指一種完全無定形的材料，并且因此排除任 何結(jié)晶材料，甚至部分結(jié)晶材料（例如像玻璃結(jié)晶（vitrocrystalline)或玻璃陶瓷材料）。
[0044] 根據(jù)本發(fā)明的玻璃板可以是通過浮法、拉延或?qū)訅汗に嚮蛉魏纹渌阎膹娜廴?玻璃組成制造玻璃板的工藝獲得的玻璃板。
[0045] 根據(jù)本發(fā)明，不同的含有鉻的原料可以用于將鉻引入該玻璃組成中。具體地，鉻氧 化物CrO、Cr 2O3、〇02或CrO 3是可能的，并且是較純的鉻源。還可以使用其他富含鉻的物質(zhì)