具有高红外线辐射透射率的玻璃片的制作方法
【专利说明】具有高红外线辐射透射率的玻璃片 1.发明领域
[0001] 本发明涉及具有高红外线透射率的玻璃片。本发明的通用领域是放置在显示表面 区域上方的光学触摸面板的领域。
[0002] 确切地讲，借助于其高红外线（IR)透射率，根据本发明的玻璃片可以有利地用于 触摸屏、触摸面板或触摸板中，所述触摸屏、触摸面板或触摸板使用被称为平面散射检测 (PSD)或甚至受抑全内反射（FTIR)的光学技术[或者要求高IR透射率的任何其他技术] 以便检测在所述片的表面上的一个或多个物体（例如，手指或触针）的位置。
[0003]因此，本发明还涉及包括此种玻璃片的触摸屏、触摸面板或触摸板。
[0004] 2?现有技术解决方案
[0005] PSD和FTIR技术允许获得多点触摸屏/面板，这些触摸屏/面板是廉价的并且可 具有较大的触摸表面（例如，从3至100英寸尺寸）以及小的厚度。
[0006] 这两种技术涉及：
[0007] ⑴将红外线（IR)辐射例如使用LED从一个或多个边缘/边缘面注入至在红外线 中透明的基板中；
[0008] (ii)通过全内反射的光学效应使该红外线辐射在所述基板（然后起波导的作用） 内传播（没有辐射"逃脱"该基板）；
[0009] (iii)使该基板的表面与一些种类的物体（例如手指或触针）接触，以便通过在所 有方向上的辐射的散射引起局部扰动；某些所偏离射线将因此能够"逃脱"该基板。
[0010] 在FTIR技术中，这些所偏离射线在该基板的下表面上（即在该触摸表面相反的表 面上）形成红外光点。这些所偏离射线被位于该设备后方的特殊照相机检测到。
[0011] 就其本身而言，PSD技术涉及在步骤（i)-(iii)之后的两个附加的步骤：
[0012] (iv)使用检测器分析在该基板的边缘处所产生的IR辐射；并且
[0013] (V)从所检测到的辐射经算法计算与该表面接触的一个或多个物体的一个或多个 位置。尤其在文件US 2013/021300A1中描述了这种技术。
[0014] 根本上，玻璃是用于触摸面板所选择的材料，由于其机械特性、其耐久性、其耐擦 伤性、其光学透明度并且因为其可以化学或热韧化。
[0015] 在用于PSD或FTIR技术中并且具有非常大的面积并且因此具有相对大的长度/ 宽度的玻璃面板的情况下，所注入的IR辐射的光程是长的。在这种情况下，由所述玻璃的 材料吸收的IR辐射因此对该触摸面板的灵敏度具有显著的影响，这进而可以不令人希望 地在该面板的长度/宽度上减小。在用于PSD或FTIR技术中并且具有较小的面积并且因 此具有较短的所注入IR辐射的光程的玻璃面板的情况下，由所述玻璃的材料吸收的IR辐 射还具体地对于结合所述玻璃面板的设备的能量消耗具有影响。
[0016] 因此，在此背景下红外线中的高度透明的玻璃片是极其有用的，以确保当这个表 面大面积时，在整个触摸表面上未降级的或令人满意的灵敏度。具体地，在1050nm的波长 (通常在这些技术中使用的波长）下具有等于或甚至小于lm 1的吸收系数的玻璃片是理想 的。
[0017] 为了获得在红外线（并且在可见光）中的高透射率，已知的是减少在玻璃中的总 铁含量（就Fe 203方面表示，根据在该领域中的标准惯例），并且因此获得具有低铁含量的 玻璃（或"低铁"玻璃）。硅酸盐玻璃总是包含铁，因为铁作为在所使用的大多数批次材料 (砂、石灰石、白云石、等）中的杂质存在。铁以三价铁离子Fe 3+和亚铁离子Fe2+的形式存在 于玻璃的结构中。三价铁离子Fe3+的存在使得玻璃在低波长的可见光中吸收弱并且在近紫 外（以380nm为中心的吸收带）中吸收强烈，而亚铁离子Fe 2+(有时以FeO氧化物表示）的 存在负责在近红外（以1050nm为中心的吸收带）内的强吸收。因此，增加总铁含量（以其 两种形式的铁的含量）增强了在可见光和红外光中的吸收。此外，亚铁离子Fe 2+的高浓度 降低了在红外（特别地在近红外）中的透射率。然而，为了仅仅通过改变总铁含量获得在 1050nm的波长下对于触摸应用足够低的吸收系数，这将要求在这个总铁含量上此种大的降 低，使得（i)它将导致会太高的生产成本，由于需要非常纯的批次材料（在某些情况下甚至 不存在足够纯的材料），以及（ii)它将引起生产问题（尤其炉的过早磨损和/或在炉中加 热玻璃的困难）。
[0018] 为了进一步增加玻璃的透射率，还已知的是使存在于所述玻璃中的铁氧化，即，降 低亚铁离子的数目以增加三价铁离子。玻璃的氧化程度由其氧化还原比给出，定义为Fe 2+ 原子与存在于玻璃中的铁原子的总重量的重量比，即，Fe27总Fe。
[0019] 为了降低所述玻璃的氧化还原比，已知的是将氧化剂添加至批次材料的共混物 中。然而，大多数已知的氧化剂（硫酸盐、硝酸盐、等）对于获得在使用FTIR或PSD技术的 触摸面板应用中所寻找的IR透射率值不具有足够高的氧化力。
[0020] 3?发明目的
[0021] 在至少一个其实施例中，本发明的目的是提供具有高红外线透射率的玻璃片。具 体地，本发明的目的是提供具有高近红外线透射率的玻璃片。
[0022] 在至少一个其实施例中，本发明的另一个目的是提供玻璃片，当所述玻璃片被用 作在大面积的触摸屏、触摸面板或触摸板中的触摸表面时其引起很小的或不引起触摸作用 灵敏度的减小。
[0023] 在至少一个其实施例中，本发明的另一个目的是提供玻璃片，当所述玻璃片被用 作在更适当尺寸的触摸屏、触摸面板或触摸板中的触摸表面时其对设备的能量消耗具有有 利的影响。
[0024] 在至少一个其实施例中，本发明的另一个目的是提供具有高红外线透射率并且具 有对于所选择的应用可接受的外观的玻璃片。
[0025] 最终，本发明的另一个目的是提供具有高红外线透射率并且生产相对廉价的玻璃 片。
[0026] 4?发明概述
[0027] 本发明涉及具有以下组成的玻璃片，所述组成包含按玻璃的总重量计以百分比表 示的量的：
[0028]
[0029] 根据一个具体的实施例，所述组成此外包含以相对于所述玻璃的总重量范围为按 重量计从〇. 001 %至1 %的量的至少一种选自银、金、铱、钯、铂和铑的贵金属M (以M形式表 示）。
[0030]因此，本发明是基于完全新颖的并且创造性的方法，因为它允许解决所陈述的技 术问题。确切地讲，诸位发明人已经证明，出人意料地，通过在玻璃组成中结合低铁含量和 特定含量范围内的至少一种贵金属，有可能获得以下玻璃片，所述玻璃片在IR中是非常透 明的而没有对其外观和颜色过多的负面影响。
[0031] 贯穿本文，当表示范围时，它包括其极限。此外，在数值范围内的每一个整数值和 子范围清楚地包括在内，如同明确地写出一样。此外，贯穿本文，百分比量或含量值是相对 于所述玻璃的总重量表示的按重量计的值。
[0032] 在阅读以下描述后，本发明的其他特征和优点将将变得更加清楚可见。
[0033] 根据本发明，术语"玻璃"应当理解为意指完全无定形的材料，因此排除任何甚至 部分结晶材料（例如像体玻璃结晶（vitrocrystalline)或玻璃陶瓷材料）。
[0034]根据本发明的玻璃片可以由属于不同类别的玻璃制成。所述玻璃因此可以是钠钙 硅玻璃、铝硅酸盐玻璃或硼硅酸盐玻璃、等。优选地并且出于较低的生产成本的原因，根据 本发明的玻璃片是钠钙硅玻璃片。在这个优选的实施例中，所述玻璃片的组成可以包含按 玻璃的总重量计以百分比表示的量的：
[0035]
[0036] 根据本发明的玻璃片可以是通过浮法工艺、拉延工艺、或辊压工艺或任何其他已 知的从熔融玻璃组成制造玻璃片的工艺获得的玻璃片。根据按照本发明的优选的实施例， 所述玻璃片是浮法玻璃片。表述"浮法玻璃片"应当理解为意指通过浮法工艺形成的玻璃 片，该浮法工艺在于在还原条件下将熔融的玻璃浇注在熔融锡的浴上。如已知的，浮法玻璃 片具有所谓的富含锡的"锡侧"，即，在接近于所述片的表面的玻璃区域上的侧面。表述"富 含锡"应当理解为意指相对于所述玻璃的核心的组成锡浓度的增加，所述玻璃的核心可能 基本上是零（没有锡）或基本上不是零。
[0037] 根据本发明的玻璃片可以是各种尺寸并且是相当大的。例如，它可以具有范围为 最高达 3.21mX6m 或 3.21mX5.50m 或 3.21mX5. 10m 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] 根据本发明的玻璃片的厚度可以是在0. 1与25mm之间。有利地，在触摸面板的应 用的情况下，根据本发明的玻璃片的厚度可以是在〇.1与6mm之间。优选地，在触摸屏应用 的情况下，由于重量的原因，根据本发明的玻璃片的厚度将是〇. 1至2. 2_。
[0039] 根据本发明，本发明的组成包含相对于所述玻璃的总重量范围为按重量计从 0. 002 %至0. 06 %的总铁含量（就Fe203方面表示）。低于或等于按重量计0. 06 %的总铁 含量（以Fe203形式表示）允许所述玻璃片的IR透射率进一步增加。该最小值确保不太多 地增加玻璃的成本，因为此种低的铁值经常要求非常纯、昂贵的批次材料或者还有这些材 料的纯化。优选地，所述组成包含相对于所述玻璃的总重量范围为按重量计从0. 002 %至 0. 04%的总铁含量（以Fe203形式表示）。最优选地，所述组成包含相对于所述玻璃的总重 量范围为按重量计从0. 002 %至0. 02 %的总铁含量（以Fe203形式表示）。
[0040] 根据本发明的一个实施例，本发明的组成包含以相对于所述玻璃的总重量范围为 按重量计从0. 005 %至1 %的量的至少一种选自银、金、铱、钯、铂和铑的贵金属M (以M形式 表不）。
[0041] 根据本发明的一个有利的实施例，本发明的组成包含以相对于所述玻璃的总重量 范围为按重量计从0. 001 %至0. 5%、并且优选地从0. 001 %至0. 2%或甚至从0. 001 %至 0. 1 %、确实甚至从0. 001 %至0. 05%或甚至从0. 001 %至0. 02%的量的至少一种选自银、 金、铱、钯、铂和铑的贵金属M(以M形式表示）。这样贵金属含量的范围允许获得高IR透射 率而不会太大地降低所述玻璃片的美学外观和颜色。
[0042] 根据本发明的另一个有利的实施例，本发明的组成包含以相对于所述玻璃的总 重量范围为按重量计从〇. 005%至0. 5%、并且优选地从0. 005%至0. 2%或从0. 005%至 0. 1 %、或甚至更好地从0. 005%至0. 05%的量的至少一种选自银、金、铱、钯、铂和铑的贵 金属M(以M形式表示）。最优选地，本发明的组成包含范围为从0.002%至0. 1%、或从 0. 002%至0. 05%、或甚至更好地从0. 002%至0. 02%的量的至少一种选自银、金、铱、钯、 铂和铑的贵金属M(以M形式表示）。这样的贵金属含量范围允许获得甚至更好的IR透射 率。
[0043] 根据本发明的一个实施例，所贵金属是银。
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