高紅外線(xiàn)透射率玻璃板的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】高紅外線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)輻射的設(shè)備 中的用途。
[0003] 根據(jù)本發(fā)明的玻璃板因?yàn)槠涓叩募t外線(xiàn)（IR)透射率而實(shí)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(chēng)為平面散射檢測(cè) (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(lái)檢 測(cè)在所述板的表面上的一個(gè)或多個(gè)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(cè)觸摸屏/面板，這些觸摸屏/面板是廉價(jià)的并 且可以具有相對(duì)顯著的觸敏表面（例如，3至100英寸）同時(shí)還具有低的厚度。
[0007] 這兩種技術(shù)涉及：
[0008] (i)將紅外線(xiàn)輻射（IR)例如借助于LED從一個(gè)或若干個(gè)邊緣/側(cè)面注入紅外線(xiàn)透 明基板中；
[0009] (ii)通過(guò)全內(nèi)反射的光學(xué)現(xiàn)象使該紅外線(xiàn)輻射在所述基板（因此充當(dāng)波導(dǎo)）內(nèi)傳 播（沒(méi)有輻射從該基板"離開(kāi)；
[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(guò)在所有方向 上的輻射的擴(kuò)散引起局部擾動(dòng)；一些偏離的射線(xiàn)將因此能夠"離開(kāi)"該基板。
[0011] 在FTIR技術(shù)中，這些偏離的射線(xiàn)在與該觸敏表面相反的基板的內(nèi)表面上形成紅 外光點(diǎn)。這些被位于該設(shè)備下方的特殊照相機(jī)看見(jiàn)。
[0012] PSD技術(shù)本身涉及除步驟（i)-(iii)列表之外的兩個(gè)附加步驟：
[0013] (iv)由檢測(cè)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(cè)到的輻射通過(guò)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。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?yàn)槠錂C(jī)械特性、其耐久性、其耐擦 傷性、其光學(xué)透明度并且因?yàn)槠淇梢员换瘜W(xué)或熱強(qiáng)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(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，由該玻璃的材 料吸收IR輻射因此對(duì)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(zhǎng)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(duì)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(duì)紅外線(xiàn)輻射高度透明的玻璃板很有用，以確保當(dāng)這個(gè)表面較 大時(shí)，在整個(gè)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(zhǎng)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(xiàn)透射率（以及在可見(jiàn)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?yàn)殍F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(jià)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(jià)鐵離子Fe 3+的存在給予玻璃低 波長(zhǎng)可見(jiàn)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(shí)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(qiáng)了在可見(jiàn)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(guò)僅僅作用于總鐵含量獲得在波長(zhǎng)l〇50nm下對(duì)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(shí)甚至不以足夠純的狀態(tài)存在），（ii)或者這將造成生產(chǎn)問(wèn)題（特別是爐的過(guò)早磨 損和/或在爐中加熱玻璃的困難）。
[0019] 為了進(jìn)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(jià)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(duì)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(lái)獲得對(duì)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(guò)高的量被添加，具有伴隨的缺 點(diǎn)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(shí)施例的至少一個(gè)中，本發(fā)明的目的是提供一種具有高紅外線(xiàn)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(xiàn)輻射透射率的玻璃板。
[0023] 在本發(fā)明的實(shí)施例的至少一個(gè)中，本發(fā)明的目的是提供一種具有高紅外線(xiàn)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(xiàn)輻射的設(shè)備中是尤其 有利的。
[0024] 在本發(fā)明的實(shí)施例的至少一個(gè)中，本發(fā)明的另一個(gè)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(shí)，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(shí)施例的至少一個(gè)中，本發(fā)明的另一個(gè)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(shí)，其對(duì)于該設(shè) 備的能量消耗是有益的。
[0026] 在本發(fā)明的實(shí)施例的至少一個(gè)中，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種具有高紅外線(xiàn) 透射率并且具有對(duì)于所選擇的應(yīng)用的可接受的美學(xué)外觀(guān)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(jià)的具有高紅外線(xiàn)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(shí)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?yàn)樗沟媚軌蚪鉀Q所提 出的技術(shù)問(wèn)題。事實(shí)上諸位發(fā)明人已經(jīng)出人意料地示出通過(guò)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(chēng)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(méi)有對(duì)其美學(xué)外觀(guān)、其顏色過(guò)于負(fù)面的影響。
[0041] 在整個(gè)本文中，當(dāng)指示一個(gè)范圍時(shí)，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(shuō)明一樣。同樣，在整個(gè)本文中，除非明確提及，百分比含量值是相對(duì) 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(diǎn)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(wú)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(guò)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)