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玻璃技术不断更新只为应对屏幕的需求

 提到电子产品的屏幕,我们更多的会注意其采用的面板类型,以及画面表现。对于屏幕上的幕后英雄——玻璃,消费者的关注度就低多了。实际上作为屏幕的重要组成部分,玻璃直接影响着液晶屏的形态与性能。玻璃技术的进化,也会带动液晶屏形态、性能的革新。

超薄还能按卷卖的玻璃

 如今各种带屏幕的电子设备都在朝着轻薄化的方向发展,所以屏幕做薄,成了最大的需求。与此同时,各种曲面屏显示设备可穿戴设备的出现,非平面的屏幕需求也逐渐增多。那屏幕玻璃要如何进化才能适应时代需求呢?

 除了OGS、On-Cell等屏幕工艺的更新之外,降低屏幕上玻璃的厚度是让屏幕变薄的一个最直接的办法。如康宁的Willow Glass玻璃厚度仅有0.1mm,日本旭硝子推出的SPOOL玻璃只有0.05mm,而电气硝子更是推出了0.03mm厚的G-Leaf玻璃。除了薄之外,这些玻璃还有一个共性,那就是柔软,在弧形线的平板电视和显示屏上,其滤光片和表面保护玻璃,就使用了柔性玻璃。当然,这对于未来柔性屏设备的发展也是大有意义的。

在我们的印象中玻璃是非常脆弱的,特别是很薄的玻璃,一折就断,怎么还能实现弯曲呢?在这方面,不同厂家采用了不同的方式,康宁的Willow Glass玻璃采用的是一种复合结构,即在超薄的玻璃上,加上了一层薄膜材料,起到支撑作用,从而在弯曲时让玻璃不容易折断。

电气硝子的G-Leaf玻璃尽管使用的则是传统的浮法制造,即将玻璃溶液倒进一缸溶解的锡内,玻璃浮上锡面后自然形成两边平滑的表面,并慢慢冷却成整块毛坯。后经过火打磨从而造出玻璃成品。但为了将玻璃做得更薄,电气硝子在制造G-Leaf玻璃的过程中还引入了溢流法,就是在玻璃溶液的流出口,设置狭窄的缝隙,玻璃从缝隙流出后,再进行拉伸,使得其厚度进一步降低,最终获得厚度仅为0.03mm的G-Leaf玻璃,成为目前最薄的玻璃。在厚度大幅度降低后,玻璃就表现出足够的柔软性,而G-Leaf玻璃实际触感类似塑料薄膜,即使揉起褶皱也不会破裂,特别适合用来制造各种轻便的曲面屏幕。


仅0.05mm厚可以按卷卖的SPOOL玻璃



采用曲面屏的LG G Flex,得益于其使用的Willow Glass作为OLED屏幕基板

延伸阅读:为什么基板还得用玻璃?

可能有人想到为什么不干脆使用弯曲性能更好的塑料或树脂来作为屏幕的基板,而非要费力地将玻璃掰弯呢?因为液晶屏的基板要求在不同温度下保持高度稳定,同时介质表面具有极高的平整度。这对于塑料来说是极大的挑战。

对于LTPS多晶硅液晶屏和OLED屏来说,在加工过程中,需要用激光照射基板表面,让介质表面的硅实现结晶,才能在基板上蚀刻出所需要的电路。在这一过程中,基板上的温度会高达500℃左右,而塑料在这样的温度下会熔化降解。

虽然树脂也能用,但是这种材料的气密性不佳,容易透过氧气及水蒸汽,发光元件很快就会老化。如果对树脂基板进行密封,成本又上去了。而用柔性玻璃就不存在上述这些问题,因此玻璃依然是屏幕基板的最佳材质。

 

清洁才能安心,抗菌特性让玻璃更具魅力

也许不少人知道,键盘比马桶座更脏。从每平方英寸的病菌/微生物数来看,马桶座每平方英寸病菌数仅50个,但键盘则高达3300个。但你不知道的是,那天天触摸,看似很清洁的手机、平板的触控萤幕,每平方英寸病菌数竟高达25000个,比键盘还脏八倍,这数字真有些触目惊心。

 

带有抗菌功能的玻璃便应运而成,这还是康宁的作品。这种抗菌大猩猩玻璃的独特之处在于表面带有银离子,可以抑制细菌、霉菌等微生物的生长并杀死细菌。这一技术的难点在于如果使用涂层方式,将银离涂覆在玻璃表面,那不仅存在涂层脱落影响抗菌效果的问题,同时,涂层还可能遮挡光线,影响显示效果。

在这种情况下,康宁使用了离子交换法。大猩猩玻璃之所以强度高,就是利用KNO3溶液中的钾离子,将玻璃中的钠离子置换出来,从而在玻璃表面形成一层致密的压缩层。同理在抗菌玻璃的生产中,康宁还在溶液中加入了AgNO3,这样银离子也加入了置换过程,在玻璃表面2µm内镶嵌了1%~2%的银离子(质量分数)。通过这样的置换,银以极小的离子方式存在,不会影响到光线的传输,同时银离子是嵌入到玻璃的内部结构中,也就不存在剥落,损坏等问题,保证了其长效发挥抗菌作用。

康宁在展示这一玻璃时,现场将细菌培养液涂抹在玻璃上,无抗菌性能的玻璃平方英寸菌落中数高达1500个,而抗菌大猩猩玻璃仅492个,这就相当于可削灭70%有害病菌数。实际上,银离子还有很强的抑制细菌生长,分裂的能力。在实际使用中,普通玻璃上的细菌会进一步分裂而增加,而抗菌玻璃上的细菌几乎不会增加,经过一段时间的使用,抗菌玻璃可以让触控屏上的菌落只有普通玻璃的1%以下,触控屏更洁净,才能让我们敢于放心使用设备。


大猩猩抗菌玻璃结构


两种玻璃表面细菌数量对比

 

 

超科幻,能发电的玻璃

    太阳能电池的发电原理就是扑捉光子的能量,从而激活电子定向移动,而产生电能。而玻璃是完全透明的,光线大部分都直接穿透,玻璃根本扑获不了光子,又怎么产生电能呢?研究人员做出了透明的太阳能收集器,听上去是不是很科幻。

 

实际上自然界中的光线,除了人眼可以看到的可见光之外,还有红外线和紫外线等不可见光。透明的太阳能收集器就在内部加入可吸收红外线和紫外线的有机盐以收集这些人眼不可见的光线。之后这些有机盐会发出另一个波长的不可见红外光,同时将红外光偏转90°,传导到玻璃的侧面,再由安装在侧面的纤薄的红外太阳能电池转换成电能。这样,透明的材料也能收集光线,发出电能。

当然避开了可见光,其发电的效率肯定不会很高,给设备充电肯定是指望不上了。但在不影响设备外观的情况下,户外使用时,可以通过太阳能发电延长设备的续航时间,这何乐而不为呢?

全透明的太阳能收集器  


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