Экран повышенной сопротивляемости Gorilla Glass

В то время как углеволокно, алюминий и кевлар находят ограниченное применение в портативной технике, в сфере защитных покрытий для дисплея всё несколько иначе. Среди экранов с повышенным сопротивлением к истиранию, царапинам и прочим механическим повреждениям давно наметился эффективный лидер. Он всем известен. Речь идёт о Gorilla Glass, об особенностях которого мы и поговорим сегодня.

Экскурс в историю

Хотя в современном мире этот материал известен лишь пять лет, однако у инновационного технического решения есть малоизвестный предшественник, который был изобретён ещё в 60-х годах XX столетия. Как утверждают специалисты компании Corning, еще 50 лет назад были начаты одни из самых первых экспериментов, направленные на улучшение прочностных параметров стекла.

Результатом этих изысканий стал материал, который приобрёл название Chemcor. К сожалению, продукт опередил своё время и не нашёл какого-либо практического применения в той эпохе. Он остался неоценённым, поэтому к настоящему времени практически не сохранилось конкретных примеров его использования в широком обиходе. Лишь несколько гоночных авто в Соединённых Штатах Америки получили некоторые элементы остекления из-за меньшего веса Chemcor, чем у традиционных изделий.

Однако инженеры Corning уже неоднократно подчёркивали, что Gorilla Glass кардинально отличается от своего предшественника. Не стоит полагать, что современное покрытие для дисплеев смартфонов и планшетов было изобретено более полувека назад. Сейчас Chemcor мог бы применяться в качестве защитного экрана для мобильных телефонов и прочих компактных гаджетов, но его себестоимость значительно выше из-за различных методов производства и технологий.

Востребованность

Лишь в 2006 году, когда стартовали работы над iPhone первой генерации, в корпорации Apple столкнулись с необходимостью повышения механической стойкости полимерных экранов, которые применялись тогда повсеместно.

Существует легенда, что этим вопросом заинтересовались лишь после того, как прототип смартфона оказался в кармане с ключами у одного из топ-менеджеров во время утренней пробежки. Сталь оставила несколько заметных царапин, которые омрачали триумф Apple. Как итог, вызов был принят, и Стив Джобс договорился с компанией Corning, у которой был опыт разработки подходящего полимерного покрытия.

Несмотря на то, что представление смартфона от Apple было запланировано на начало 2007 года (его релиз должен был пройти лишь немногим позднее), задача была выполнена в полном объёме. Corning удалось усовершенствовать свой продукт и поставить необходимое количество полимерных плёнок Gorilla Glass для корпорации Стива Джобса.

Стоит отметить, что хотя металлические предметы не в состоянии оставить следы на защитном покрытии, оно всё ещё бессильно перед отдельными частицами песка. Проникая в карманы пользователей и приводя к возникновению различных дефектов на идеальной поверхности экранов телефонов, эти силикатные частицы все ещё остаются проблемой для множества высокотехнологичных девайсов.

Признание

В первые несколько лет после возникновения Gorilla Glass стекло с такими выдающимися особенностями заполнило весьма востребованную нишу. Но технологические исследования над дальнейшим развитием материала не стояли на месте. Последующие пять лет были потрачены на всестороннее усовершенствование, целью которого было получение изделия с минимальной толщиной, но как минимум с такой же прочностью.

Результаты не заставили себя ждать, и в начале 2012 года появилась достойная альтернатива – Gorilla Glass 2, линейные размеры которого уменьшились на 20%. Хотя остальные характеристики защитного покрытия не претерпели значительных изменений, этот материал позволил производителям наладить выпуск более компактных и производительных гаджетов. Появился выбор: оставлять вес и толщину технических средств на том же уровне либо делать их защитные экраны прочнее, а размеры – меньше.

Вторая «Горилла»

Из-за внедрения Corning Gorilla Glass второй генерации улучшились оптические свойства дисплеев и их функциональность. Уменьшение толщины материала привело к тому, что увеличились углы обзора и яркость, сенсорные матрицы стали гораздо чувствительнее к касаниям, а о значительных трудностях «зимнего управления» можно было забыть. Это в определённой мере обеспечило популярность гаджетов с тачскрином и вывело их объёмы продаж на недостижимый уровень.

Сотрудничество с гигантами

На протяжении того же 2012 года компания Corning отметилась в сотрудничестве с Samsung, который был заинтересован в дальнейшем развитии полимерных покрытий с улучшенными свойствами. По условиям технического задания необходимо было создать альтернативу, которая бы могла одновременно заменять существующие решения и дополнять их. Речь идёт не только о многообразии смартфонов с Gorilla Glass.

Samsung был заинтересован в улучшении сопротивления тепловым нагрузкам, что повышало отклик сенсорных дисплеев и приводило к снижению деформаций во время механических воздействий нажатием. Это увеличивало ресурс тачскрина и улучшало удобство его использования.

Результатом взаимодействия между двумя компаниями стало возникновение Lotus Glass. Этот материал в полном объёме удовлетворял всем востребованным параметрам. Однако возникло и определённое функциональное распределение: экран Gorilla Glass – это лишь покрытие, тогда как Lotus – подложка для дисплеев, что не обеспечивает защиты от царапин. Таким образом, эти материалы стали применять лишь совместно, что во многом увеличивает прочность экрана, его устойчивость к ударам, возникновению трещин и прочим механическим воздействиям.

Следующий виток эволюции для продукции компании Corning прошел в рамках CES-2013. Тогда было представлено покрытие Gorilla Glass 3, которое стало на 50% прочнее при воздействии ударов и не менее чем на 40% устойчивее к царапинам. В рамках проведения выставки в Лас-Вегасе данные цифры подтвердились перед публикой. Выдающиеся результаты, которые можно назвать практически безупречными, обусловили применение нового защитного покрытия на iPhone5S и флагманах от Samsung.

Распространение

В сухом остатке Gorilla Glass нашло применение в продукции более чем тридцати крупнейших производителей электроники, а само защитное покрытие было установлено не менее чем на 300 миллионах устройств во всех частях света.

Вот и вся краткая история триумфа этого защитного материала, но нельзя упустить и его особенности.

Предназначение

Основная цель этого покрытия – минимизация последствий, которые могут развиваться при значительных динамических или статических воздействиях. В то же время от этого защитного экрана требуется сохранение компактных размеров, толщины и малого веса устройств при небольшой стоимости, искажениях качества картинки и чувствительности тачскрина.

Производство

Секрет прочности Gorilla Glass 3 заключается в высокотехнологичной химической обработке стекла, в процессе которой происходит обмен ионами. Для этого материал помещается в раствор калиевых солей, который нагрет до температуры не менее 400 градусов по Цельсию. После этого следует процесс замещения ионов натрия, присутствующих в стекле, на заряженные частицы калия – они отличаются большими размерами.

По результатам охлаждения и извлечения исходного сырья из раствора линейные размеры стекла уменьшаются, замещённый калий уплотняет поверхность материала, что позволяет получить более прочный и однородный слой вещества.

Производственный процесс изготовления Gorilla Glass 3 оптимизирован таким образом, чтобы множество частиц проникало сквозь его толщу и равномерно упрочняло защитное покрытие.

География

На сегодняшний день территориальное размещение предприятий-изготовителей компании Corning не претерпело особенных изменений. Производство только расширилось, и кроме Соединённых Штатов Америки защитное покрытие производится в Тайване и Японии.

Толщина

Если говорить об изменениях в линейных размерах материала, то стоит упомянуть о повсеместном распространении Gorilla Glass. Смартфон без этого закалённого стекла уже невозможно представить, хотя допустимая толщина покрытия составляет лишь от 0,5 до 2 миллиметров (это в 10-50 раз больше, чем диаметр волоса человека).

Применять для мобильных телефонов материал в 2 мм излишне, так как общая толщина современных гаджетов редко превышает 1 см, а подобное увеличение габаритов может привести к снижению ТТХ и производительности. Поэтому для смартфонов и прочей ультракомпактной электроники используют защитное покрытие до 0,8 мм, что не приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик или прочности. Если же закаленное стекло предназначено для телевизоров или ноутбуков, то применяется материал толщиной 2 мм. Он обеспечивает оптимальное сочетание надёжности и устойчивости к износу.

Прочность

Измерение этого параметра для Corning Gorilla Glass 3 проводилось методом Виккерса, представляющим собой процесс вдавливания призмы с алмазным напылением и углом в 136 градусов, отсчёт которого начинается от противоположных граней фигуры.

Для определения твердости в этом случае используются стандартные физические значения давления, принятые в международной системе SI. Привычной мерой в этом случае являются Паскали (Па), смысл которых заключается в отношении прикладываемой нагрузки к площади взаимодействия. По Виккерсу принят упрощённый метод записи твёрдости, он отображается в символах HV. Этот способ чаще всего применяется для тонких листовых материалов, к которым относятся и защитные покрытия. Для примера: 120HV50 обозначает, что под влиянием силы в пятьдесят килограмм твёрдость составила 120 единиц. В общепринятых случаях продолжительность прикладываемого воздействия составляет около десяти-пятнадцати секунд. Однако при необходимости в конце записи добавляется длительность испытания нагрузкой через слеш 30. Полное отображение будет выглядеть следующим образом: 120HV50/30.

Сухие факты

По результатам испытаний, твердость Gorilla Glass (телефоны первого поколения оснащались им) составила около 700 единиц при действии силы в двести грамм. Для примера: железо характеризуется показателем лишь в 30 ед. – 80HV5. Как можно убедиться на примере этих значений, твердость исследуемого защитного слоя превышает этот показатель у обычного содового (известково-натриевого) стекла не менее чем в три раза. Если объяснить подробнее, то наиболее распространённый вид этого материала встречается в наружном остеклении или бутылках.

Публичные испытания

Компания Corning проводила множество демонстраций, которые на практике подтвердили эту цифру. На выставках любой желающий мог убедиться в достоверности заявленных значений, когда при использовании миниатюрного пресса пробивалось обычное стекло толщиной 1 мм и Gorilla Glasss. В первом случае разрушение наступало при нагрузке в двадцать три килограмма, тогда как во втором – при не менее пятидесяти пяти кг. Это даёт коэффициент прочности в 2,4. Однако для третьей «Гориллы» эти значения выше на 50%, а сравниваемый запас по надёжности превысит 3,6 раза.

Это объясняет, почему всё созвездие ведущих производителей электроники следит за развитием данного материала с придыханием и делает всё возможное, чтобы оперативно обновлять глянцевые лица своих смартфонов и прочих гаджетов. Еще с конца 2013 года практически все флагманы электронной индустрии обзавелись сверхпрочной новинкой от Corning.

Данное событие не прошло мимо глаз рядовых пользователей, которые, как всегда, обращают внимание на практическую сторону вопроса. Они сразу же начали следить, где применяют инновационную разработку, ведь многочисленные исследования и изыскания позволили предусмотреть все нюансы эксплуатации.

Это закалённое стекло было протестировано не только на устойчивость к механическим воздействиям, но и на влияние множества химических и биологических веществ, а также пищевых продуктов и косметики. Теперь духи, помада, средства для бритья, вода или алкоголь не смогут повредить его структуру. Кроме того, Gorilla Glass легко моется – стоит лишь протереть его сухой салфеткой, и отпечатков пальцев как не бывало. Нет никакой необходимости тратиться на специальные моющие средства. Это достоинство в полной мере оценят владельцы смартфонов или планшетов с другими видами защитного покрытия, им как никому другому известно о возникающих при чистке трудностях.

В итоге наиболее уязвимая часть телефона – дисплей – стала его достоинством. Благодаря множеству сильных сторон «Горилла» превосходит своих конкурентов по всем показателям и не оставляет им шансов.