[发明专利]高红外线透射率玻璃板

说明书

1.发明领域

本发明涉及一种具有高红外线透射率的玻璃板。

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。

根据本发明的玻璃板因为其高的红外线(IR)透射率而实际上可 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 触摸板例如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。

因此，本发明还涉及包括此种玻璃板的触摸屏、触摸面板或触摸 板。

2.现有技术的解决方案

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显著的触敏表面(例如，3至100英 寸)同时还具有低的厚度。

这两种技术涉及：

(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；

(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”)；

(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。

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。

PSD技术本身涉及除步骤(i)-(iii)列表之外的两个附加步骤：

(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

(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US2013/021300A1中披露 了这种技术。

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。

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辐射因此对该触摸面 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。

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。

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 是减少玻璃中总铁含量(以Fe₂O₃表示，根据在该领域中的标准惯例) 以获得低铁的玻璃。硅酸盐基的玻璃总是含有铁，因为铁在所使用的 许多原料(并且特别是砂)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Fe³⁺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1050nm 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)。