具有高红外线辐射透射率的玻璃板的制作方法
【专利说明】具有高红外线辐射透射率的玻璃板 1.发明领域
[0001] 本发明涉及一种具有高红外线透射率的玻璃板。
[0002] 本发明还涉及此种玻璃板在使用了基本上在所述板内传播的红外线辐射的设备 中的用途。
[0003] 因为其高的红外线（IR)透射率，根据本发明的玻璃板实际上可以有利地用于 触摸屏或触摸面板或触摸板中，该触摸屏或触摸面板或触摸板使用被称为平面散射检测 (PSD)或受抑全内反射（FTIR)的光学技术（或者要求高IR透射率的任何其他技术）来检 测在所述板的表面上的一个或多个物体（例如，手指或触控笔）的位置。
[0004] 因此，本发明还涉及包含此种玻璃板的触摸屏、触摸面板或触摸板。
[0005] 2.现有技术的解决方案
[0006] PSD和FTIR技术允许获得多重检测触摸屏/面板，这些触摸屏/面板是廉价的并 且可以具有相对大的触敏表面（例如，3至100英寸）同时还具有低的厚度。
[0007] 这两种技术涉及：
[0008] (i)将红外线辐射（IR)例如借助于LED从一个或若干个边缘/侧面注入红外线透 明基板中；
[0009] (ii)通过全内反射的光学现象使该红外线辐射在所述基板（因此充当波导）内传 播（没有辐射从该基板"离开；
[0010] (iii)使该基板的表面与任何物体（例如，手指或触控笔）接触，通过在所有方向 上的辐射的扩散引起局部扰动；一些偏离的射线将因此能够"离开"该基板。
[0011] 在FTIR技术中，这些偏离的射线在与该触敏表面相反的基板的内表面上形成红 外光点。这些被位于该设备下方的特殊照相机看见。
[0012] PSD技术本身涉及除步骤（i)-(iii)列表之外的两个附加步骤：
[0013] (iv)由检测器分析在该基板的边缘的水平处所产生的IR辐射；以及
[0014] (V)从所检测到的辐射通过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。具体地，在文件US 2013/021300 Al中披露了这种技术。
[0015] 基本上，玻璃是用于触摸面板所选择的材料，因为其机械特性、其耐久性、其耐擦 伤性、其光学透明度并且因为其可以被化学或热强化。
[0016] 在用于PSD或FTIR技术的具有非常大的表面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，由该玻璃的材 料吸收IR辐射对该触摸面板的灵敏度具有显著的影响，这然后可能不令人希望地在该面 板的长度/宽度上减小。在用于PSD或FTIR技术的具有较小的表面面积并且因此具有所 注入的IR辐射的较短光程的玻璃面板的情况下，由该玻璃的材料吸收IR辐射还特别地对 结合该玻璃面板的设备的能量消耗具有影响。
[0017] 因此，在此背景下对红外线辐射高度透明的玻璃板很有用，以确保当这个表面较 大时，在整个触敏表面上未受损的或足够的灵敏度。具体地，通常在这些技术中使用的在 1050nm的波长下具有最低可能的吸收系数的玻璃板是所希望的。
[0018] 为了获得高红外线透射率（以及在可见光中的透射率），已知的是减少玻璃中铁 (以Fe2O3表示，根据在该领域中的标准惯例）的总含量以获得低铁的玻璃。硅酸盐类型的 玻璃总是含有铁，因为铁在所使用的大多数原料（砂、石灰石、白云石...）中作为杂质存 在。铁以三价铁离子Fe3+和亚铁离子Fe2+的形式存在于玻璃的结构中。三价铁离子Fe 3+的 存在给予玻璃低波长可见光的轻微吸收以及近紫外（以380nm为中心的吸收带）中较高的 吸收，而亚铁离子Fe2+(有时表示为氧化物FeO)的存在导致在近红外（以1050nm为中心 的吸收带）中的高吸收。因此，总铁含量（以其两种形式）的增加增强了在可见光和红外 中的吸收。此外，高浓度的亚铁离子Fe2+引起在红外（特别是在近红外）中的透射率的降 低。然而，为了通过仅仅作用于总铁含量获得在波长l〇50nm下对于触敏应用足够低的吸收 系数，将要求总铁含量的此种显著的降低，使得（i)或者这将招致太高的生产成本，由于需 要非常纯的原料（有时甚至不以足够纯的状态存在），（ii)或者这将造成生产问题（特别 是炉的过早磨损和/或在炉中加热玻璃的困难）。
[0019] 为了进一步增加玻璃的透射率，还已知的是使存在于该玻璃中的铁氧化，即，降低 亚铁离子的含量以有利于三价铁离子的含量。玻璃的氧化程度由其氧化还原给出，定义为 相对于存在于玻璃中的铁原子的总重量Fe2+的原子重量比（Fe 2+/总Fe)。
[0020] 为了降低该玻璃的氧化还原，已知的是将氧化组分添加至原料的批次中。然而，大 多数已知的氧化剂（硫酸盐、硝酸盐...）不具有足够高的氧化能力来获得对于使用了 FTIR 或PSD技术的触摸面板应用所寻求的IR透射值，或必须被添加至过高的量，具有伴随的缺 点如成本、着色、与生产方法不相容等。
[0021] 3.发明目的
[0022] 在本发明的实施例的至少一个中，本发明的目的是提供一种具有高红外线透射率 的玻璃板。具体地，本发明的目的是提供一种具有高的近红外线辐射透射率的玻璃板。
[0023] 在本发明的实施例的至少一个中，本发明的目的是提供一种具有高红外线透射率 的玻璃板，该玻璃板具体地在使用了基本上在所述板内传播的红外线辐射的设备中是尤其 有利的。
[0024] 在本发明的实施例的至少一个中，本发明的另一个目的是提供一种玻璃板，当该 玻璃板被用作在大尺寸的触摸屏、触摸面板或触摸板中的触敏表面时，其不产生触敏功能 的灵敏度的任何损失，或者如果产生损失也是非常小的。
[0025] 在本发明的实施例的至少一个中，本发明的另一个目的是提供一种玻璃板，当该 玻璃板被用作在更加中等尺寸的触摸屏、触摸面板或触摸板中的触敏表面时，其对于该设 备的能量消耗是有益的。
[0026] 在本发明的实施例的至少一个中，本发明的另一个目的是提供一种具有高红外线 透射率并且具有对于所选择的应用的可接受的美学外观的玻璃板。
[0027] 最终，本发明的目的还是提供一种生产廉价的具有高红外线透射率的玻璃板。
[0028] 4.发明概述
[0029] 本发明涉及一种具有以下组成的玻璃板，该组成包含以玻璃的总重量的百分比表 示的含量：
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[0031] 根据一个具体实施例，所述组成附加地包含以玻璃的总重量的百分比表示的含量 的铬，诸如：〇· 0001%〈Cr203〈0. 002%。
[0032] 因此，本发明是基于一种完全新颖的且创造性的方法，因为它使得能够解决所提 出的技术问题。事实上诸位发明人已经出人意料地示出通过在玻璃组成中在特定的含量范 围内结合低含量的铁和铬（尤其被称为在所谓的"选择性"着色玻璃中有力的着色剂）有 可能获得高度IR透明的玻璃板而没有对其美学外观、其颜色过于负面的影响。
[0033] 在整个本文中，除非另外说明，当表明范围时端值被包括在内。此外，在数值范围 内的所有值和子域值清楚地被包括在内，如同明确地说明一样。同样，在整个本文中，除非 明确提及，百分比含量值是相对于玻璃的总重量表示的重量值。
[0034] 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。
[0035] 在本发明的意义上，玻璃应理解为意指一种完全无定形的材料，并且因此排除任 何结晶材料，甚至部分结晶材料（例如像玻璃结晶（vitrocrystalline)或玻璃陶瓷材料）。
[0036] 根据本发明的玻璃板是由可以来自不同类别的玻璃制成的。因此，该玻璃可以是 钠钙硅、铝硅酸盐或硼硅酸盐等类型的玻璃。优选地并且出于较低的生产成本的原因，根据 本发明的玻璃板是钠钙硅玻璃。根据这个优选的实施例，该玻璃板的组成可以包含以玻璃 的总重量的百分比表示的含