[发明专利]具有高红外线透射率的玻璃板

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。

确切地，由于其高的红外线(IR)透射率，根据本发明的玻璃板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)以便检测在所述板的表面上的一个或多个物体(例如，手指或触针)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.现有技术解决方案

PSD和FTIR技术允许获得多点触摸触摸屏/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。

这两种技术涉及：

(i)将红外线(IR)辐射例如使用LED从一个或多个边缘/边缘面注入在红外线中是透明的基板中；

(ii)通过全内反射的光学效应使所述红外线辐射在所述基板(于是起波导的作用)内传播(没有辐射“逃脱”所述基板)；

(iii)使所述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；某些偏离的射线将因此能够“逃脱”所述基板。

在FTIR技术中，这些偏离的射线在所述基板的下表面上(即在触摸表面相反的表面上)形成红外光点。这些偏离的射线被位于设备下方的特殊照相机检测到。

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：

(iv)使用检测器分析在所述基板的边缘处的所产生的IR辐射；以及

(v)从所检测到的辐射算法计算与所述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US2013/021300A1中描述了这种技术。

基本上，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。

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IR辐射因此对所述触摸面板的灵敏度具有显著的影响，所述灵敏度然后可能不令人希望地在所述面板的长度/宽度范围内降低。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IR辐射还特别地对于结合所述玻璃面板的设备的能量消耗具有影响。

因此，在此背景下红外线中高度透明的玻璃板是极其有用的，以确保当这个表面是大面积时，在整个触摸表面范围内未降级的或令人满意的灵敏度。具体地，在从780至1200nm延伸的波长范围(这些波长通常在这些技术中使用)内具有等于或甚至小于1m^-1的吸收系数的玻璃板是理想的。

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(用Fe₂O₃表示，根据在所述领域中的标准惯例)，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⁺的存在使得玻璃在可见光中的短波长下弱地吸收并且在近紫外(以380nm为中心的吸收带)中强烈吸收，而亚铁离子Fe²⁺(有时以FeO氧化物表示)的存在是在近红外(以1050nm为中心的宽吸收带)内的强吸收的原因。因此，增加总铁含量(处于其两种形式的铁的含量)增强了在可见光和红外中的吸收。此外，亚铁离子Fe²⁺的高浓度降低了在红外(特别地在近红外)中的透射率。然而，仅仅通过改变总铁含量获得在从780延伸至1200nm的波长范围内对于触摸应用足够低的吸收系数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)。