Каковы три процесса производства стеклянной накладки?

Стеклянные накладки являются незаменимыми защитными и декоративными компонентами бытовой электроники, автомобильных дисплеев, устройств «умного дома» и промышленных сенсорных экранов. Выступая в качестве внешнего интерфейса между электронными устройствами и пользователями, они выполняют основные функции, такие как устойчивость к царапинам, устойчивость к падению, светопропускание и эстетичный внешний вид. Характеристики, долговечность внешнего вида и сценарии применения стеклянных накладок полностью определяются процессом их производства.

В современной отрасли прецизионного производства производство высококачественных стеклянных накладок в основном опирается на три зрелых и основных процесса: процесс флоат-стекла, процесс вытяжки с переливом и химическое упрочнение. Каждый процесс имеет уникальные технические принципы, производственные преимущества, эксплуатационные характеристики и целевые области применения. Понимание этих трех основных процессов необходимо производителям электроники, инженерам по закупкам и специалистам отрасли для выбора подходящих материалов стеклянных накладок и оптимизации качества продукции.

Антибликовое покрытие (AR)

Необработанное стекло отражает около 8% видимого света – по 4% от каждой границы раздела воздух-стекло. В случае с дисплеями такое отражение размывает контраст и заставляет пользователей увеличивать яркость, разряжая батарею. Покрытие AR уменьшает отражение до менее 1% на поверхность.

AR-покрытие использует тонкопленочную интерференцию. На стекло наносятся слои материалов с переменными показателями преломления – обычно диоксида кремния и пятиокиси ниобия. Каждый слой имеет толщину ровно четверть длины волны видимого света. Свет, отражающийся сверху и снизу каждого слоя, разрушительно интерферирует, компенсируя отражение.

Метод осаждения – электронно-лучевое испарение или напыление внутри вакуумной камеры. Стеклянные крышки загружаются на вращающиеся купола или планетарные крепления. Пар распространяется по прямым линиям и конденсируется на холодном стекле.

Типичный стек AR имеет от 4 до 7 слоев. Большее количество слоев дает более широкую полосу пропускания (охватывающую весь видимый спектр), но увеличивает стоимость и время цикла. При проверке качества измеряется отражательная способность с помощью спектрофотометра. Хорошие просветляющие покрытия показывают среднее отражение менее 0,5% в диапазоне от 450 до 650 нм.

Покрытие против отпечатков пальцев (AF)

Жирные отпечатки пальцев — враг любого сенсорного экрана. Покрытие AF делает стекло маслоотталкивающим и гидрофобным (водоотталкивающим). Отпечатки пальцев легко стираются, а пятна менее заметны.

Покрытие представляет собой фторполимер, обычно производное перфторполиэфира (ПФПЭ). Способы применения различаются. Вакуумное испарение распространено при крупносерийном производстве. Небольшой тигель, содержащий твердый ПФПЭ, нагревается внутри вакуумной камеры. Материал испаряется и химически связывается с поверхностью стекла, образуя монослой толщиной от 2 до 5 нанометров. Влажное распыление и термическое отверждение применяются для небольших объемов. Жидкий раствор AF распыляется или наносится методом центрифугирования на стекло, затем выпекается при температуре от 120°C до 150°C в течение 30 минут. Результат аналогичен, но немного менее долговечен, чем у AF, нанесенного в вакууме.

Долговечность измеряется испытанием на истирание стальной ватой. Груз массой 1 кг со стальной шерстяной подушечкой трётся взад и вперед по покрытой поверхности. Хорошие покрытия AF выдерживают от 3000 до 5000 циклов, сохраняя угол контакта с водой выше 100 градусов. Необработанное стекло имеет угол контакта около 30 градусов – вода растекается.

Антибликовое покрытие (AG)

Блики возникают в результате зеркального отражения — гладких поверхностей, отражающих свет, как зеркало. Покрытие AG создает микроскопическую текстуру, рассеивающую отраженный свет. В результате получается матовое покрытие, которое остается читаемым при ярком солнечном свете или верхнем освещении.

Существуют два метода. Первый – химическое травление. Стекло погружают в ванну с плавиковой кислотой или бифторидом аммония. Кислота выборочно воздействует на поверхность стекла, создавая случайные пики и впадины. Шероховатость контролируется концентрацией кислоты, температурой и временем выдержки. После травления стекло имеет матовый вид. Второй метод — нанесение наночастиц кремнезема распылением. На стекло распыляется суспензия наночастиц и запекается. Частицы самоорганизуются в шероховатый слой. Этот метод обеспечивает лучшую однородность, но меньшую стойкость к истиранию, чем травленый AG. AG немного снижает четкость, поскольку свет рассеивается как при прохождении, так и при отражении. Для дисплеев с высоким разрешением обычно используется компромиссный AG с умеренной шероховатостью (Ra от 0,1 до 0,3 микрометра).

Заключение

Процесс флоат-стекла, процесс вытяжки с переливом и процесс химического упрочнения составляют три основных технических столпа современного производства стеклянных накладок. Каждый процесс играет незаменимую роль в производственной цепочке, удовлетворяя полный спектр производственных потребностей: от недорогого массового производства до высокоточной индивидуальной настройки.

По мере постоянного совершенствования бытовой электроники в сторону легких, складных дисплеев высокой четкости три основных процесса также постоянно совершенствуются и оптимизируются. Процесс перелива развивается в направлении уменьшения толщины и повышения плоскостности, процесс флоатинга постоянно улучшает точность поверхности, сокращая разрыв в производительности с высокотехнологичными процессами, а процесс химического упрочнения развивается в сторону более глубоких слоев напряжения и более высокой ударопрочности. Для мировых производителей электроники четкое понимание характеристик трех процессов является ключом к выбору высококачественных стеклянных покрытий и оптимизации конкурентоспособности основной продукции.