Які три виробничі процеси для скляної кришки?

Скляні кришки є незамінними захисними та декоративними компонентами побутової електроніки, автомобільних дисплеїв, пристроїв розумного будинку та промислових сенсорних екранів. Виконуючи роль зовнішнього інтерфейсу між електронними пристроями та користувачами, вони виконують основні функції, такі як стійкість до подряпин, стійкість до падінь, пропускання світла та естетичний вигляд. Ефективність, довговічність зовнішнього вигляду та сценарії застосування скляних накладок повністю визначаються процесом їх виробництва.

У сучасній прецизійній обробній промисловості виробництво високоякісних скляних накладок в основному залежить від трьох зрілих і основних процесів: процесу флоат-скла, процесу переливу вниз і процесу хімічного зміцнення. Кожен процес має унікальні технічні принципи, виробничі переваги, характеристики продуктивності та цільові сфери застосування. Розуміння цих трьох основних процесів має важливе значення для виробників електроніки, інженерів із закупівель і практиків галузі для вибору відповідних матеріалів для скляної кришки та оптимізації якості продукції.

Антиблікове покриття (AR)

Необроблене скло відбиває близько 8% видимого світла – 4% від кожного розділу повітря-скло. Для дисплеїв це відображення вимиває контраст і змушує користувачів збільшувати яскравість, розряджаючи акумулятор. AR-покриття зменшує відбиття до 1% на поверхню.

AR-покриття використовує тонкоплівкову інтерференцію. На скло наносяться шари матеріалів із змінними показниками заломлення – як правило, діоксиду кремнію та п’ятиоксиду ніобію. Кожен шар має рівну чверть довжини хвилі видимого світла. Світло, що відбивається від верхньої та нижньої частин кожного шару, руйнівно заважає, нейтралізуючи відбиття.

Метод осадження — електронно-променеве випаровування або розпилення у вакуумній камері. Скляні кришки завантажуються на поворотні куполи або планетарні світильники. Пар рухається по прямих лініях і конденсується на холодному склі.

Типовий стек AR має від 4 до 7 шарів. Більше шарів дає ширшу смугу пропускання (охоплює весь видимий спектр), але збільшує вартість і час циклу. Контроль якості вимірює коефіцієнт відбиття за допомогою спектрофотометра. Хороші покриття AR демонструють середнє відображення менше 0,5% від 450 нм до 650 нм.

Покриття проти відбитків пальців (AF)

Жирні відбитки пальців – ворог будь-якого сенсорного екрана. Покриття AF робить скло масловідштовхувальним і гідрофобним (водовідштовхувальним). Відбитки пальців легко стираються, а плями менш помітні.

Покриття є фторполімером, як правило, похідним перфторполіефіру (PFPE). Способи застосування відрізняються. Вакуумне випаровування є звичайним для великого виробництва. Невеликий тигель, що містить твердий PFPE, нагрівається у вакуумній камері. Матеріал випаровується та хімічно з’єднується з поверхнею скла, утворюючи моношар товщиною від 2 до 5 нанометрів. Вологе розпилення та термічне затвердіння працює для менших обсягів. Рідкий розчин AF розпилюють або наносять центрифугуванням на скло, а потім запікають при 120–150 °C протягом 30 хвилин. Результат подібний, але трохи менш міцний, ніж вакуумне напилення AF.

Довговічність вимірюється випробуванням на стирання сталевою шерстю. Гиря вагою 1 кг зі сталевою накладкою треться туди-сюди по покритій поверхні. Хороші покриття AF витримують від 3000 до 5000 циклів, зберігаючи кут контакту з водою вище 100 градусів. Необроблене скло має контактний кут близько 30 градусів – вода розтікається.

Антиблікове покриття (AG)

Відблиски походять від дзеркального відбиття – гладкі поверхні відбивають світло, як дзеркало. AG покриття створює мікроскопічну текстуру, яка розсіює відбите світло. Результатом є матове покриття, яке залишається читабельним під яскравим сонячним світлом або верхнім освітленням.

Існує два методи. По-перше, це хімічне травлення. Стакан занурюють у ванну з фтористоводневою кислотою або біфтористим амонієм. Кислота вибірково атакує поверхню скла, створюючи випадкові піки та спади. Шорсткість контролюється концентрацією кислоти, температурою та часом витримки. Після травлення скло має матовий вигляд. Другий спосіб – нанесення наночастинок кремнезему розпиленням. Суспензію наночастинок розпилюють на скло і запікають. Частинки самозбираються в грубий шар. Цей метод забезпечує кращу однорідність, але нижчу стійкість до стирання, ніж травлений AG. AG дещо знижує чіткість, оскільки світло розсіюється під час пропускання та відбиття. Для дисплеїв з високою роздільною здатністю поширеним є компроміс AG із помірною шорсткістю (Ra від 0,1 до 0,3 мікрометра).

Висновок

Процес флоат-скла, процес переливу вниз і процес хімічного зміцнення складають три основні технічні стовпи сучасного виробництва скляних накладок. Кожен процес відіграє незамінну роль у промисловому ланцюжку, охоплюючи повний спектр виробничих потреб від недорогого масового виробництва до високоякісного точного налаштування.

У зв’язку з безперервним вдосконаленням споживчої електроніки в напрямку легких, складних дисплеїв із високою роздільною здатністю три основні процеси також постійно вдосконалюються й оптимізуються. Процес переливу розвивається в напрямку зменшення товщини та більшої площинності, процес флоатування постійно покращує точність поверхні, щоб скоротити розрив у продуктивності з висококласними процесами, а процес хімічного зміцнення розвивається в напрямку глибших шарів напруги та вищої стійкості до ударів. Для світових виробників електроніки чітке розуміння характеристик трьох процесів є ключем до вибору високоекономічних скляних пластин і оптимізації конкурентоспроможності основної продукції.