Екран підвищеної опірності Gorilla Glass

У той час як вуглеволокно, алюміній і кевлар знаходять обмежене застосування у портативній техніці, у сфері захисних покриттів для дисплея все трохи інакше. Серед екранів з підвищеним опором до стирання, подряпин і іншим механічних пошкоджень давно намітився ефективний лідер. Він усім відомий. Мова йде про Gorilla Glass, про особливості якого ми й поговоримо сьогодні.

Екскурс в історію

Хоча в сучасному світі цей матеріал відомий лише п`ять років, проте у інноваційного технічного рішення є маловідомий попередник, який був винайдений ще в 60-х роках XX сторіччя. Як стверджують фахівці компанії Corning, ще 50 років тому були розпочаті одні з перших експериментів, спрямовані на поліпшення міцнісних параметрів скла.

Результатом цих досліджень став матеріал, який придбав назву Chemcor. На жаль, продукт випередив свій час і не знайшов якогось практичного застосування в тій епосі. Він залишився неоцінених, тому до теперішнього часу практично не збереглося конкретних прикладів його використання в широкому ужитку. Лише кілька гоночних авто в Сполучених Штатах Америки отримали деякі елементи скління через меншої ваги Chemcor, ніж у традиційних виробів.

Проте інженери Corning вже неодноразово підкреслювали, що Gorilla Glass кардинально відрізняється від свого попередника. Не варто думати, що сучасне покриття для дисплеїв смартфонів і планшетів було винайдено понад півстоліття тому. Зараз Chemcor міг би застосовуватися в якості захисного екрану для мобільних телефонів і інших компактних гаджетів, але його собівартість значно вище через різних методів виробництва і технологій.

Затребуваність

Лише в 2006 році, коли стартували роботи над iPhone першої генерації, в корпорації Apple зіткнулися з необхідністю підвищення механічної стійкості полімерних екранів, які застосовувалися тоді повсюдно.

Існує легенда, що цим питанням зацікавилися лише після того, як прототип смартфона опинився в кишені з ключами в одного з топ-менеджерів під час ранкової пробіжки. Сталь залишила кілька помітних подряпин, які затьмарювали тріумф Apple. Як підсумок, виклик був прийнятий, і Стів Джобс домовився з компанією Corning, у якої був досвід розробки відповідного полімерного покриття.

Незважаючи на те, що подання смартфона від Apple було заплановано на початок 2007 року (його реліз повинен був пройти лише трохи пізніше), завдання було виконано в повному обсязі. Corning вдалося вдосконалити свій продукт і поставити необхідну кількість полімерних плівок Gorilla Glass для корпорації Стіва Джобса.

Варто відзначити, що хоча металеві предмети не в змозі залишити сліди на захисному покритті, воно все ще безсиле перед окремими частинками піску. Проникаючи в кишені користувачів і приводячи до виникнення різних дефектів на ідеальній поверхні екранів телефонів, ці силікатні частинки все ще залишаються проблемою для безлічі високотехнологічних девайсів.

Визнання

У перші кілька років після виникнення Gorilla Glass скло з такими видатними особливостями заповнило вельми затребувану нішу. Але технологічні дослідження над подальшим розвитком матеріалу не стояли на місці. Наступні п`ять років були витрачені на всебічне удосконалення, метою якого було отримання вироби з мінімальною товщиною, але як мінімум з такою ж міцністю.

Результати не змусили себе чекати, і на початку 2012 року з`явилася гідна альтернатива - Gorilla Glass 2, лінійні розміри якого зменшилися на 20%. Хоча інші характеристики захисного покриття не зазнали значних змін, цей матеріал дозволив виробникам налагодити випуск більш компактних і продуктивних гаджетів. З`явився вибір: залишати вагу і товщину технічних засобів на тому ж рівні або робити їх захисні екрани міцніше, а розміри - менше.

Друга «Горила»

Через впровадження Corning Gorilla Glass другої генерації покращилися оптичні властивості дисплеїв і їх функціональність. Зменшення товщини матеріалу призвело до того, що збільшилися кути огляду і яскравість, сенсорні матриці стали набагато чутливіші до торкань, а про значні труднощі «зимового управління» можна було забути. Це в певній мірі забезпечило популярність гаджетів з тачскріном і вивело їх обсяги продажів на недосяжний рівень.

Співпраця з гігантами

Протягом того ж 2012 компанія Corning відзначилася у співпраці з Samsung, який був зацікавлений в подальшому розвитку полімерних покриттів з покращеними властивостями. За умовами технічного завдання необхідно було створити альтернативу, яка б могла одночасно замінювати існуючі рішення і доповнювати їх. Мова йде не тільки про різноманіття смартфонів з Gorilla Glass.

Samsung був зацікавлений у поліпшенні опору тепловим навантаженням, що підвищувало відгук сенсорних дисплеїв і призводило до зниження деформацій під час механічних впливів натисненням. Це збільшувало ресурс тачськріна і покращувало зручність його використання.

Результатом взаємодії між двома компаніями стало виникнення Lotus Glass. Цей матеріал у повному обсязі задовольняв всім затребуваним параметрам. Однак виникло і певне функціональне розподіл: екран Gorilla Glass - це лише покриття, тоді як Lotus - підкладка для дисплеїв, що не забезпечує захисту від подряпин. Таким чином, ці матеріали стали застосовувати лише спільно, що багато в чому збільшує міцність екрану, його стійкість до ударів, виникнення тріщин та іншим механічних впливів.

Наступний виток еволюції для продукції компанії Corning пройшов в рамках CES-2013. Тоді було представлено покриття Gorilla Glass 3, яке стало на 50% міцніше при впливі ударів і не менше ніж на 40% стійкіше до подряпин. В рамках проведення виставки в Лас-Вегасі дані цифри підтвердилися перед публікою. Видатні результати, які можна назвати практично бездоганними, зумовили застосування нового захисного покриття на iPhone5S і флагмани від Samsung.

Поширення

У сухому залишку Gorilla Glass знайшло застосування в продукції більш ніж тридцяти найбільших виробників електроніки, а саме захисне покриття було встановлено не менше ніж на 300 мільйонах пристроїв у всіх частинах світу.

Ось і вся коротка історія тріумфу цього захисного матеріалу, але не можна упустити і його особливості.

Призначення

Основна мета цього покриття - мінімізація наслідків, які можуть розвиватися при значних динамічних або статичних впливах. У той же час від цього захисного екрану потрібно збереження компактних розмірів, товщини і малої ваги пристроїв при невеликій вартості, викривлення якості картинки та чутливості тачськріна.

Виробництво

Секрет міцності Gorilla Glass 3 полягає у високотехнологічній хімічній обробці скла, в процесі якої відбувається обмін іонами. Для цього матеріал поміщається в розчин калієвих солей, який нагрітий до температури не менше 400 градусів за Цельсієм. Після цього слід процес заміщення іонів натрію, присутніх у склі, на заряджені частинки калію - вони відрізняються великими розмірами.

За результатами охолодження і вилучення вихідної сировини з розчину лінійні розміри скла зменшуються, заміщений калій ущільнює поверхню матеріалу, що дозволяє отримати більш міцний і однорідний шар речовини.

Виробничий процес виготовлення Gorilla Glass 3 оптимізований таким чином, щоб безліч частинок проникало крізь його товщу і рівномірно зміцнюючих захисне покриття.

Географія

На сьогоднішній день територіальне розміщення підприємств-виробників компанії Corning не зазнало особливих змін. Виробництво тільки розширилося, і крім Сполучених Штатів Америки захисне покриття проводиться в Тайвані та Японії.

Товщина

Якщо говорити про зміни в лінійних розмірах матеріалу, то варто згадати про повсюдне поширення Gorilla Glass. Смартфон без цього загартованого скла вже неможливо уявити, хоча допустима товщина покриття становить лише від 0,5 до 2 міліметрів (це в 10-50 разів більше, ніж діаметр волосся людини).

Застосовувати для мобільних телефонів матеріал в 2 мм зайве, тому що загальна товщина сучасних гаджетів рідко перевищує 1 см, а подібне збільшення габаритів може призвести до зниження ТТХ і продуктивності. Тому для смартфонів та іншої надкомпактної електроніки використовують захисне покриття до 0,8 мм, що не приводить до погіршення експлуатаційних характеристик або міцності. Якщо ж загартоване скло призначене для телевізорів або ноутбуків, то застосовується матеріал товщиною 2 мм. Він забезпечує оптимальне поєднання надійності і стійкості до зношування.

Міцність

Вимірювання цього параметра для Corning Gorilla Glass 3 проводилося методом Віккерса, що представляє собою процес вдавлення призми з алмазним напиленням і кутом в 136 градусів, відлік якого починається від протилежних граней фігури.

Для визначення твердості в цьому випадку використовуються стандартні фізичні значення тиску, прийняті в міжнародній системі SI. Звичної заходом у цьому випадку є Паскалі (Па), сенс яких полягає у відношенні прикладеного навантаження до площі взаємодії. За Вікерсом прийнятий спрощений метод запису твердості, він відображається в символах HV. Цей спосіб найчастіше застосовується для тонких листових матеріалів, до яких відносяться і захисні покриття. Для прикладу: 120HV50 позначає, що під впливом сили в п`ятдесят кілограм твердість склала 120 одиниць. У загальноприйнятих випадках тривалість прикладається впливу становить близько десяти-п`ятнадцяти секунд. Однак при необхідності в кінці запису додається тривалість випробування навантаженням через слеш 30. Повний відображення буде виглядати наступним чином: 120HV50 / 30.

Сухі факти

За результатами випробувань, твердість Gorilla Glass (телефони першого покоління оснащувалися їм) склала близько 700 одиниць при дії сили в двісті грам. Для прикладу: залізо характеризується показником лише в 30 од. - 80HV5. Як можна переконатися на прикладі цих значень, твердість досліджуваного захисного шару перевищує цей показник у звичайного содового (вапняно-натрієвого) скла не менш ніж у три рази. Якщо пояснити докладніше, то найбільш поширений вид цього матеріалу зустрічається в зовнішньому склінні або пляшках.

Публічні випробування

Компанія Corning проводила безліч демонстрацій, які на практиці підтвердили цю цифру. На виставках будь-який бажаючий міг переконатися в достовірності заявлених значень, коли при використанні мініатюрного преса пробивалося звичайне скло товщиною 1 мм і Gorilla Glasss. У першому випадку руйнування наступало при навантаженні у двадцять три кілограми, тоді як у другому - при не менше п`ятдесяти п`яти кг. Це дає коефіцієнт міцності в 2,4. Однак для третьої «Горили» ці значення вище на 50%, а порівнюваний запас по надійності перевищить 3,6 раза.

Це пояснює, чому все сузір`я провідних виробників електроніки стежить за розвитком даного матеріалу з придихом і робить все можливе, щоб оперативно оновлювати глянцеві обличчя своїх смартфонів та інших гаджетів. Ще з кінця 2013 року практично всі флагмани електронної індустрії обзавелися надміцної новинкою від Corning.

Дана подія не пройшла повз очей рядових користувачів, які, як завжди, звертають увагу на практичну сторону питання. Вони відразу ж почали стежити, де застосовують інноваційну розробку, адже численні дослідження і вишукування дозволили передбачити всі нюанси експлуатації.

Це гартоване скло було протестовано не тільки на стійкість до механічних впливів, а й на вплив безлічі хімічних і біологічних речовин, а також харчових продуктів і косметики. Тепер духи, помада, засоби для гоління, вода або алкоголь не зможуть зашкодити його структуру. Крім того, Gorilla Glass легко миється - варто лише протерти його сухою серветкою, і відбитків пальців як не бувало. Немає ніякої необхідності витрачатися на спеціальні миючі засоби. Це гідність повною мірою оцінять власники смартфонів або планшетів з іншими видами захисного покриття, їм як нікому іншому відомо про виникаючі при чищенні труднощах.

У підсумку найбільш вразлива частина телефону - дисплей - стала його гідністю. Завдяки безлічі сильних сторін «Горила» перевершує своїх конкурентів за всіма показниками і не залишає їм шансів.