Jakie są trzy procesy produkcyjne szklanej pokrywy?

Szklane osłony są niezbędnymi elementami ochronnymi i dekoracyjnymi elektroniki użytkowej, wyświetlaczy samochodowych, urządzeń inteligentnego domu i przemysłowych ekranów dotykowych. Służąc jako najbardziej zewnętrzny interfejs między urządzeniami elektronicznymi a użytkownikami, spełniają podstawowe funkcje, takie jak odporność na zarysowania, odporność na upadki, przepuszczalność światła i estetyczna prezentacja. Wydajność, trwałość wyglądu i scenariusze zastosowań szklanych płyt osłonowych są całkowicie zdeterminowane procesami produkcyjnymi.

We współczesnym przemyśle produkcji precyzyjnej produkcja wysokiej jakości szklanych płyt pokrywowych opiera się głównie na trzech dojrzałych i głównych procesach: procesie szkła float, procesie przelewania w dół i przetwarzaniu wzmacniania chemicznego. Każdy proces ma unikalne zasady techniczne, zalety produkcyjne, charakterystykę wydajności i docelowe obszary zastosowań. Zrozumienie tych trzech podstawowych procesów jest niezbędne dla producentów elektroniki, inżynierów ds. zaopatrzenia i praktyków branżowych, aby mogli wybrać odpowiednie materiały na szklane płyty osłonowe i zoptymalizować jakość produktu.

Powłoka antyrefleksyjna (AR)

Nieobrobione szkło odbija około 8% światła widzialnego – 4% z każdej granicy powietrze-szkło. W przypadku wyświetlaczy odbicie to zaburza kontrast i zmusza użytkowników do zwiększenia jasności, co powoduje wyczerpanie baterii. Powłoka AR redukuje odbicia do poziomu poniżej 1% na powierzchnię.

Powłoka AR wykorzystuje interferencję cienkowarstwową. Na szkle osadzają się warstwy materiałów o zmiennym współczynniku załamania światła – zazwyczaj dwutlenek krzemu i pięciotlenek niobu. Każda warstwa ma grubość dokładnie jednej czwartej długości fali światła widzialnego. Światło odbijające się od góry i dołu każdej warstwy zakłóca destrukcyjnie, eliminując odbicie.

Metodą osadzania jest odparowanie wiązką elektronów lub rozpylanie w komorze próżniowej. Osłony szklane ładowane są na obrotowe kopuły lub oprawy planetarne. Para przemieszcza się po liniach prostych i skrapla się na chłodnej szybie.

Typowy stos AR ma od 4 do 7 warstw. Więcej warstw zapewnia szerszą szerokość pasma (obejmującą całe widmo widzialne), ale zwiększa koszty i czas cyklu. Kontrola jakości mierzy współczynnik odbicia za pomocą spektrofotometru. Dobre powłoki AR wykazują mniej niż 0,5% średniego odbicia od 450 nm do 650 nm.

Powłoka zapobiegająca odciskom palców (AF)

Tłuste odciski palców są wrogiem każdego ekranu dotykowego. Powłoka AF sprawia, że ​​szkło jest olejo- i hydrofobowe (odpychające wodę). Odciski palców łatwo się zmywają, a smugi są mniej widoczne.

Powłoka jest fluoropolimerem – zazwyczaj pochodną perfluoropolieteru (PFPE). Metody aplikacji są różne. Odparowanie próżniowe jest powszechne w przypadku produkcji na dużą skalę. Mały tygiel zawierający stały PFPE jest podgrzewany w komorze próżniowej. Materiał odparowuje i wiąże się chemicznie z powierzchnią szkła, tworząc pojedynczą warstwę o grubości około 2 do 5 nanometrów. W przypadku mniejszych objętości działa natryskiwanie na mokro i utwardzanie termiczne. Ciekły roztwór AF natryskuje się lub powleka wirowo na szkło, a następnie piecze w temperaturze od 120°C do 150°C przez 30 minut. Wynik jest podobny, ale nieco mniej trwały niż AF osadzany próżniowo.

Trwałość mierzy się za pomocą testu ścierania wełny stalowej. Odważnik o masie 1 kg z podkładką z wełny stalowej przesuwa się w przód i w tył po powleczonej powierzchni. Dobre powłoki AF wytrzymują od 3000 do 5000 cykli, utrzymując kąt zwilżania wodą powyżej 100 stopni. Szkło nieobrobione ma kąt zwilżania około 30 stopni – woda się rozlewa.

Powłoka przeciwodblaskowa (AG)

Odblaski powstają w wyniku odbicia zwierciadlanego – gładkich powierzchni odbijających światło jak lustro. Powłoka AG tworzy mikroskopijną teksturę, która rozprasza odbite światło. Rezultatem jest matowe wykończenie, które pozostaje czytelne w jasnym świetle słonecznym lub oświetleniu od góry.

Istnieją dwie metody. Pierwszym z nich jest trawienie chemiczne. Szkło zanurza się w kąpieli zawierającej kwas fluorowodorowy lub wodorofluorek amonu. Kwas selektywnie atakuje powierzchnię szkła, tworząc przypadkowe szczyty i doliny. Chropowatość jest kontrolowana przez stężenie kwasu, temperaturę i czas przebywania. Po wytrawieniu szkło ma matowy wygląd. Drugą metodą jest powlekanie natryskowe nanocząstek krzemionki. Zawiesinę nanocząstek natryskuje się na szkło i wypala. Cząsteczki samoorganizują się, tworząc szorstką warstwę. Metoda ta zapewnia lepszą jednorodność, ale niższą odporność na ścieranie niż trawiona AG. AG zmniejsza nieco przejrzystość, ponieważ światło rozprasza się zarówno w transmisji, jak i odbiciu. W przypadku wyświetlaczy o wysokiej rozdzielczości powszechny jest kompromis AG o umiarkowanej chropowatości (Ra 0,1 do 0,3 mikrometra).

Wniosek

Proces szkła float, proces przelewania i proces wzmacniania chemicznego stanowią trzy podstawowe filary techniczne nowoczesnej produkcji szklanych płyt pokrywowych. Każdy proces odgrywa niezastąpioną rolę w łańcuchu przemysłowym, zaspokajając potrzeby produkcyjne w pełnym zakresie, od taniej produkcji masowej po wysokiej klasy precyzyjne dostosowywanie.

Wraz z ciągłym ulepszaniem elektroniki użytkowej w kierunku lekkich, składanych wyświetlaczy o wysokiej rozdzielczości, trzy główne procesy również podlegają ciągłej iteracji i optymalizacji. Proces przelewania rozwija się w kierunku cieńszej grubości i wyższej płaskości, proces float stale poprawia precyzję powierzchni, aby zawęzić lukę w wydajności w przypadku procesów wysokiej klasy, a proces wzmacniania chemicznego ewoluuje w kierunku głębszych warstw naprężeń i wyższej odporności na uderzenia. Dla światowych producentów elektroniki dokładne zrozumienie charakterystyki trzech procesów jest kluczem do wyboru niedrogich produktów ze szklanymi płytkami pokrywowymi i optymalizacji konkurencyjności podstawowych produktów.