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新一代Gorilla Glass产品将为「打造玻璃构成的一天」奠下良好基础

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康宁公司(Corning Incorporated)玻璃全球业务暨技术总监James Hollis。
康宁公司(Corning Incorporated)玻璃全球业务暨技术总监James Hollis。

康宁公司(Corning Incorporated)于2007年所发表的Gorilla Glass,是全球少数运用先进材料技术供应投射电容式触控面板(Projective Capacitive Touch;PCT)市场的特殊玻璃产品。

由于其采用专属「熔融(Fusion)」制程,利用高度自动化的机械人设备在无尘室环境中进行精密的溢流下拉,再加上针对化学回火(Chemical tempering)所独创的最佳化玻璃配方,使得此项产品不仅表面纯净平坦、品质绝佳之外,尺寸也可以因应液晶电视或电脑LCD显示器的不同规格需求,进行适度的大小调整,具有相当的扩展性,因此上市至今除了已有多达33家以上的全球知名品牌、高达750款设备装置采用之外,在市面上总共还有超过7亿5,000万部产品可以见到Gorilla Glass的踪影。

Gorilla Glass 2在厚度与抗伤害…等特性进行强化

康宁公司玻璃全球业务暨技术总监James Hollis表示,尽管Gorilla Glass产品所具备的特性已经改变了过去人们对于玻璃的传统看法,并已普遍被应用到各项最炫、最酷的智能手机、平板电脑、个人电脑及电视…等消费性电子装置之上,以避免因日常生活中种种正常操作行为所带来的磨擦损坏。

但随着现在消费者越趋要求要于各种日常生活情境中,与各式智能装置无时无处进行互动,使得新一代的玻璃产品必须在成本、厚度、透光、抗刮、抗损伤…等特性上进行强化,才能满足光纤照明、汽车玻璃、建筑显示玻璃、电致变色玻璃、全天候表面玻璃、抗微生物玻璃、优化3D玻璃元件、全透式显示器玻璃…等多样应用;以及在客厅、卧房、教室、车辆、医院、户外…等不同场合的产品搭配上,分别强化超薄、轻巧、抗损、持久耐用、可选颜色、无缝设计、抗微生物、3D投影适用、隔绝紫外线?热能、可启用电子功能、触控感应灵敏、防刮及耐化学性…等方面的需求。

为了让玻璃材质更容易融入到上述未来世界的应用环境中,对此康宁公司近期所推出的Gorilla Glass 2与其前一代产品相较,除了在光学、耐刮及成本方面仍维持该款商品卓越的表现、完全兼容于现存的零组件制造流程之外,在厚度与抗损伤的特性也进行了相当的改进。

Hollis表示,假设在完全相同脆度、装置设计、玻璃制程及前后端厚度等条件下,无论是任何厚度,Gorilla Glass 2于磨损后的负载故障(load to failure)方面都要比Gorilla Glass强上至少25%,「换句话说,如果是在相同的抗损伤条件之下,Gorilla Glass 2在厚度部份比前一代产品薄上10~20%——举例而言,同样是Failure Load 170kgf,新一代产品要比原Gorilla Glass足足薄了2mm的厚度——并减少10~15%制造过程中的强化时间(Strengthening time)。」

OGS驱动更轻薄的智能装置诞生

另一方面,为满足大尺寸、全面板触控式屏幕制程的需求,康宁公司采用了将触控玻璃(Touch Sensor)与强化保护玻璃(Cover Glass)整合在一起的单片玻璃方案(One glass solution;OGS),可直接在大尺寸保护玻璃的内侧镀上ITO导电层,让该单片玻璃不但能同时具有保护玻璃的强度与安全,同时也兼具触控玻璃的触控功能等特色。

Hollis说,对于以玻璃基材为主要制造材料的投射式电容触控面板来说,以往的Discrete Touch Module需额外使用在其两侧镀上ITO导电层的触控玻璃,但OGS方案由于将两片玻璃合而为一,减少了一片玻璃板的厚度,因此不仅能够减轻重量、简化材料?制程、降低面板中各层堆叠高度之外,还可以进一步增加面板透光度、减少制造成本、不必要的元件及生产步骤,从而使产品的制造及供应流程更为顺畅。

而依照Sensor、玻璃强化与玻璃裁切等项目处理顺序的不同,现在触控式面板大致可区分为全尺寸面板(Full Sheet)亦或是离散式面板(Discrete sheet)两种不同制程。Hollis表示,离散式面板的OGS,会直接将康宁的Gorilla Glass 2产品交予玻璃装订商(Glass Finisher)依所需尺寸裁切,再经Machine、Ion Exchange程序之后,由触控面板制造商进行后续各项的Deposition、Patterning及Registration,最后在ODM业者处完成组装的动作。

而全尺寸面板则是先取得以康宁Gorilla Glass 2产品所制成的IOX-FS玻璃基板,并透过触控面板制造商完成Deposition、Patterning及Registration…等处理程序,进行裁切与Machine,再交由ODM业者组装。「无论制程的裁切动作是在IOX之前或之后,OGS均可适用于康宁的产品上。」

IOX-FS能够改善以往OGS所带来的问题

事实上,在康宁IOX-FS玻璃基板问世之前,采用OSG虽然能够节省镀膜成本及产能使用效率,不过由于其裁切是在母片玻璃强化之后才进行,切割后单片玻璃边缘容易产生应力(Strength)弱化问题,使得装置耐久性(Durability)大幅降低,容易因受外力冲击而导致玻璃碎裂。

「与一般钠钙玻璃(Soda Lime Glass)相比,采用OGS的康宁IOX-FS玻璃基板,无论是在抗表面伤害、临界应力、边缘强度与透光性等方面都有较为卓越的表现,举例来说,IOX-FS的抗表面伤害力是钠钙玻璃的5~7倍,临界应力则为7倍以上,因此不仅能提供设备更轻巧的外观、更好的室外耐用性、较少的使用刮痕,也可为消费者带来更好的设计弹性、更高的显示明亮度、更丰富的色彩与高解析。」可说是具有OSG的优势,又同时能够减轻其在材料、生产制程上的问题。

也因为康宁Gorilla Glass所具备的强度优势除了可以让各式装置上的玻璃减少厚度外,更关键的是能够减轻其重量,从而使业者的产品更便于运输,成本也更加低廉。「相同的强度,钠钙玻璃的厚度需5.0mm,而Gorilla Glass只要0.7mm,若用于70寸的显示屏幕上,钠钙玻璃的重量可高达17.6公斤,Gorilla Glass则约为2.5公斤,两者之间可差上15公斤。」

Hollis表示,以目前的国际货运计价标准——每公斤2.20元美元的费率计算,每件货物轻15公斤就表示可省下33美元的运费成本。「更薄的显示器还表示每趟出货都可挪出更多空间装载货物,使业者的货运效益获得提升。」

带给消费者更好的使用与互动经验

除此之外,Gorilla Glass还可以降低显示器的视差,改善触控的准确度,避免因为过大的视角而影响人们所看到的画面品质与灵敏度。「使用厚度5.0mm的钠钙玻璃时,当视角为25度,其视差约为2mm,45度时达4mm,而75度时已超过10mm;但0.7mm厚的Gorilla Glass之视差则均落于1mm以下,即便视角达75度,视差亦仅有微幅增加。」

至于在触控灵敏度方面,Gorilla Glass也要比基于平行板电容器近似值进行运作、厚度较薄的钠钙玻璃高出40%,而这对于追求高分辨率的触控面板产品而言,会是极为重要的关键特性。「采直接接合、消除空隙中水气的设计,对于改善画面对比,提高柔和度,带给人们极佳的观看品质及经验亦有相当的帮助。」

针对消费性电子、汽车排放控制、电子通讯、生命科学等领域的需求,以开发及生产其高科技系统关键零组件为主要业务的康宁公司,成立于1851年,包含台湾2,000名以上的工作人员在内,目前在世界各地共拥有高达29,000位员工,2011年时营业额为790亿美元,2012年Fortune 500大排名第328,是全球特殊玻璃及陶瓷材料产业的领导业者。

Hollis表示,康宁由于不断坚持在R&D上的投入,至今不仅已累积长达160余年于材料科学上的研发经验与制程技术,其深具特色的协同合作文化,更能将公司所拥有各项专业知识与在地顾客服务相互结合,以协助企业一同迈向成功。Hollis认为,随着有越来越多企业采用康宁公司的产品,人们生活在「由打造玻璃构成的一天」之环境,势必将会很快实现。

(本文提供英译版本,请按此连结阅读英译版本内容)


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