具有高紅外線輻射透射率的玻璃片的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有高紅外線輻射透射率的玻璃片 1.發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及具有高紅外線透射率的玻璃片。本發(fā)明的通用領(lǐng)域是放置在顯示表面 區(qū)域上方的光學(xué)觸摸面板的領(lǐng)域。
[0002] 確切地講，借助于其高紅外線（IR)透射率，根據(jù)本發(fā)明的玻璃片可以有利地用于 觸摸屏、觸摸面板或觸摸板中，所述觸摸屏、觸摸面板或觸摸板使用被稱(chēng)為平面散射檢測(cè) (PSD)或甚至受抑全內(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)] 以便檢測(cè)在所述片的表面上的一個(gè)或多個(gè)物體（例如，手指或觸針）的位置。
[0003] 因此，本發(fā)明還涉及包括此種玻璃片的觸摸屏、觸摸面板或觸摸板。
[0004] 2.現(xiàn)有技術(shù)解決方案
[0005] PSD和FTIR技術(shù)允許獲得多點(diǎn)觸摸屏/面板，這些觸摸屏/面板是廉價(jià)的并且可 具有較大的觸摸表面（例如，從3至100英寸尺寸）以及小的厚度。
[0006] 這兩種技術(shù)涉及：
[0007] (i)將紅外線（IR)輻射例如使用LED從一個(gè)或多個(gè)邊緣/邊緣面注入至在紅外線 中透明的基板中；
[0008] (ii)通過(guò)全內(nèi)反射的光學(xué)效應(yīng)使該紅外線輻射在所述基板（然后起波導(dǎo)的作用） 內(nèi)傳播（沒(méi)有輻射"逃脫"該基板）；
[0009] (iii)使該基板的表面與一些種類(lèi)的物體（例如手指或觸針）接觸，以便通過(guò)在所 有方向上的輻射的散射引起局部擾動(dòng)；某些所偏離射線將因此能夠"逃脫"該基板。
[0010] 在FTIR技術(shù)中，這些所偏離射線在該基板的下表面上（即在該觸摸表面相反的表 面上）形成紅外光點(diǎn)。這些所偏離射線被位于該設(shè)備后方的特殊照相機(jī)檢測(cè)到。
[0011] 就其本身而言，PSD技術(shù)涉及在步驟（i)-(iii)之后的兩個(gè)附加的步驟：
[0012] (iv)使用檢測(cè)器分析在該基板的邊緣處所產(chǎn)生的IR輻射；并且
[0013] (V)從所檢測(cè)到的輻射經(jīng)算法計(jì)算與該表面接觸的一個(gè)或多個(gè)物體的一個(gè)或多個(gè) 位置。尤其在文件US 2013/021300A1中描述了這種技術(shù)。
[0014] 根本上，玻璃是用于觸摸面板所選擇的一種材料，由于其機(jī)械特性、其耐久性、其 耐擦傷性、其光學(xué)透明度并且因?yàn)槠淇梢曰瘜W(xué)或熱韌化。
[0015] 在用于PSD或FTIR技術(shù)中并且具有非常大的面積并且因此具有相對(duì)大的長(zhǎng)度/ 寬度的玻璃面板的情況下，所注入的IR輻射的光程是長(zhǎng)的。在這種情況下，由所述玻璃的 材料吸收的IR輻射因此對(duì)所述觸摸面板的靈敏度具有顯著的影響，這進(jìn)而可以不令人希 望地在所述面板的長(zhǎng)度/寬度上減小。在用于PSD或FTIR技術(shù)中并且具有較小的面積并 且因此具有較短的所注入IR輻射的光程的玻璃面板的情況下，由所述玻璃的材料吸收的 IR輻射還具體地對(duì)于結(jié)合所述玻璃面板的設(shè)備的能量消耗具有影響。
[0016] 因此，在此背景下紅外線中的高度透明的玻璃片是極其有用的，以確保當(dāng)這個(gè)表 面大面積時(shí)，在整個(gè)觸摸表面上未降級(jí)的或令人滿意的靈敏度。具體地，在1050nm的波長(zhǎng) (通常在這些技術(shù)中使用的波長(zhǎng)）下具有等于或甚至小于Im1的吸收系數(shù)的玻璃片是理想 的。
[0017] 為了獲得在紅外線（并且在可見(jiàn)光）中的高透射率，已知的是減少在玻璃中的總 鐵含量（就Fe2O3方面表示，根據(jù)在該領(lǐng)域中的標(biāo)準(zhǔn)慣例），并且因此獲得具有低鐵含量的 玻璃（或"低鐵"玻璃）。硅酸鹽玻璃總是包含鐵，因?yàn)殍F作為在所使用的大多數(shù)批次材料 (砂、石灰石、白云石、等）中的雜質(zhì)存在。鐵以三價(jià)鐵離子Fe3+和亞鐵離子Fe2+的形式存在 于玻璃的結(jié)構(gòu)中。三價(jià)鐵離子Fe3+的存在使得玻璃在低波長(zhǎng)的可見(jiàn)光中吸收弱并且在近紫 外（以380nm為中心的吸收帶）中吸收強(qiáng)烈，而亞鐵離子Fe2+(有時(shí)以FeO氧化物表示）的 存在負(fù)責(zé)在近紅外（以1050nm為中心的吸收帶）內(nèi)的強(qiáng)吸收。因此，增加總鐵含量（以其 兩種形式的鐵的含量）增強(qiáng)了在可見(jiàn)光和紅外光中的吸收。此外，亞鐵離子Fe2+的高濃度 降低了在紅外（特別地在近紅外）中的透射率。然而，為了僅僅通過(guò)改變總鐵含量獲得在 1050nm的波長(zhǎng)下對(duì)于觸摸應(yīng)用足夠低的吸收系數(shù)，這將要求在這個(gè)總鐵含量上此種大的降 低，使得（i)它將導(dǎo)致會(huì)太高的生產(chǎn)成本，由于需要非常純的批次材料（在某些情況下甚至 不存在足夠純的材料），以及（ii)它將引起生產(chǎn)問(wèn)題（尤其爐的過(guò)早磨損和/或在爐中加 熱玻璃的困難）。
[0018] 為了進(jìn)一步增加玻璃的透射率，還已知的是使存在于所述玻璃中的鐵氧化，即，降 低亞鐵離子的數(shù)目以增加三價(jià)鐵離子。玻璃的氧化程度由其氧化還原比給出，定義為Fe2+原子與存在于玻璃中的鐵原子的總重量的重量比，即，F(xiàn)e2+/總Fe。
[0019] 為了降低所述玻璃的氧化還原比，已知的是將氧化劑添加至批次材料的共混物 中。然而，大多數(shù)已知的氧化劑（硫酸鹽、硝酸鹽、等）對(duì)于獲得在使用FTIR或PSD技術(shù)的 觸摸面板應(yīng)用中所尋找的IR透射率值不具有足夠高的氧化力。
[0020] 3.發(fā)明目的
[0021] 在至少一個(gè)其實(shí)施例中，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供具有高紅外線透射率的玻璃 片。具體地，本發(fā)明的目的是提供具有高近紅外線透射率的玻璃片。
[0022] 在至少一個(gè)其實(shí)施例中，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供玻璃片，當(dāng)所述玻璃片被用 作在大面積的觸摸屏、觸摸面板或觸摸板中的觸摸表面時(shí)其引起很小的或不引起觸摸作用 靈敏度的減小。
[0023] 在至少一個(gè)其實(shí)施例中，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供玻璃片，當(dāng)所述玻璃片被用 作在更適當(dāng)尺寸的觸摸屏、觸摸面板或觸摸板中的觸摸表面時(shí)其對(duì)設(shè)備的能量消耗具有有 利的影響。
[0024] 在至少一個(gè)其實(shí)施例中，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供具有高紅外線透射率并且具 有對(duì)于所選擇的應(yīng)用可接受的外觀的玻璃片。
[0025] 最終，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供具有高紅外線透射率并且生產(chǎn)相對(duì)廉價(jià)的玻璃 片。
[0026] 4.發(fā)明概述
[0027] 本發(fā)明涉及一種具有以下組成的玻璃片，所述組成包含按玻璃的總重量計(jì)以百分 比表示的量的：
[0028] CN 105189386 A 說(shuō)明書(shū) 3/7 頁(yè)
[0029] 根據(jù)一個(gè)具體的實(shí)施例，所述組成此外包含相對(duì)于所述玻璃的總重量范圍為按重 量計(jì)從0. 001 %至1 %的鈷含量（以CoO形式表示）。
[0030] 因此，本發(fā)明是基于完全新穎的并且創(chuàng)造性的方法，因?yàn)樗试S解決所陳述的技 術(shù)問(wèn)題。確切地講，諸位發(fā)明人已經(jīng)證明，出人意料地，通過(guò)在玻璃組成中結(jié)合低鐵含量和 特定含量范圍內(nèi)的鈷（特別地被稱(chēng)為在帶色的玻璃組成中有力的著色劑）有可能獲得玻璃 片，所述玻璃片在IR中是非常透明的而沒(méi)有對(duì)其外觀和顏色過(guò)多的負(fù)面影響。
[0031] 貫穿本文，當(dāng)表示范圍時(shí)，它包括其極限。此外，在數(shù)值范圍內(nèi)的每一個(gè)整數(shù)值和 子范圍清楚地包括在內(nèi)，如同明確地寫(xiě)出一樣。此外，貫穿本文，百分比量或含量值是相對(duì) 于所述玻璃的總重量表示的按重量計(jì)的值。
[0032] 在閱讀以下描述后，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將將變得更加清楚可見(jiàn)。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明，術(shù)語(yǔ)"玻璃"應(yīng)當(dāng)理解為意指完全無(wú)定形的材料，因此排除任何甚至 部分結(jié)晶材料（例如像體玻璃結(jié)晶（vitrocrystalline)或玻璃陶瓷材料）。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明的玻璃片可以由屬于不同類(lèi)別的玻璃制成。所述玻璃因此可以是鈉鈣 硅玻璃、鋁硅酸鹽玻璃或硼硅酸鹽玻璃、等。優(yōu)選地并且出于較低的生產(chǎn)成本的原因，根據(jù) 本發(fā)明的玻璃片是鈉鈣硅玻璃片。在這個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述玻璃片的組成可以包含按 玻璃的總重量計(jì)以百分比表示的量的：
[0035] CN 105189386 A 說(shuō)明書(shū) 4/7 頁(yè)
[0036] 根據(jù)本發(fā)明的玻璃片可以是通過(guò)浮法工藝、拉延工藝、或輥壓工藝或任何其他已 知的從熔融玻璃組成制造玻璃片的工藝獲得的玻璃片。根據(jù)按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施 例，所述玻璃片是浮法玻璃片。表述"浮法玻璃片"應(yīng)當(dāng)理解為意指通過(guò)浮法工藝形成的玻 璃片，該浮法工藝在于在還原條件下將熔融的玻璃澆注在熔融錫的浴上。如已知的，浮法玻 璃片具有所謂的富含錫的"錫側(cè)"，即，在接近于所述片的表面的玻璃區(qū)域上的側(cè)面。表述 "富含錫"應(yīng)當(dāng)理解為意指相對(duì)于所述玻璃的核心的組成錫濃度的增加，所述玻璃的核心可 能基本上是零（沒(méi)有錫）或基本上不是零。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明的玻璃片可以是各種尺寸并且是相當(dāng)大的。例如，它可以具有范圍為 最高達(dá) 3.21mX6m 或 3.21mX5.50m 或 3.21mX5. IOm 或 3.21mX4.50m( "PLF"玻璃片）或 者例如甚至3. 21mX2. 55m或3. 21mX2. 25m( "DLF"玻璃片）的尺寸。
[0038] 根據(jù)本發(fā)明的玻璃片的厚度可以是在0. 1與25_之間。有利地，在觸摸面板的應(yīng) 用的情況下，根據(jù)本發(fā)明的玻璃片的厚度可以是在〇. 1與6mm之間。優(yōu)選地，在觸摸屏應(yīng)用 的情況下，由于重量的原因，根據(jù)本發(fā)明的玻璃片的厚度將是〇. 1至2. 2_。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的組成包含相對(duì)于所述玻璃的總重量范圍為按重量計(jì)從 0. 002 %至0. 06 %的總鐵含量（就Fe2O3方面表示）。低于或等于按重量計(jì)0. 06 %的總鐵 含量（以Fe2O3形式表示）允許所述玻璃片的IR透射率進(jìn)一步增加。該最小值確保不太多 地增加玻璃的成本，因?yàn)榇朔N低的鐵值經(jīng)常要求非常純、昂貴的批次材料或者還有這些材 料的純化。優(yōu)選地，所述組成包含相對(duì)于所述玻璃的總重量范圍為按重量計(jì)從0. 002 %至 0. 04%的總鐵含量（以Fe2O3形式表示）。最優(yōu)選地，所述組成包含相對(duì)于所述玻璃的總重 量范圍為按重量計(jì)從0. 002 %至0. 02 %的總鐵含量（以Fe2O3形式表示）。
[0040] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明的組成包含相對(duì)于所述玻璃的總重量范圍為按 重量計(jì)從〇. 005 %至1 %的鈷含量（以CoO形式表示）。
[0041] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有利的實(shí)施例，本發(fā)明的組成包含相對(duì)于所述玻璃的總重量 范圍為按重量計(jì)從0. 001 %至0. 5%、并且優(yōu)選地從0. 001 %至0. 2%或甚至從0. 001 %至 0. 1 %、確實(shí)甚至從