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2離子交換工藝的優(yōu)選
上世紀60年代國外就已研究了離子交換增強,國內(nèi)稱為化學(xué)鋼化,80年代筆者和研究團隊系統(tǒng)地研究了影響化學(xué)鋼化的因素,特別是在KNO3熔鹽中加入KOH、K2SiO3、K3PO4、KCl、K2CO3為加速劑,Al2O3、硅藻土為穩(wěn)定劑,可以加速離子交換,提高離子交換增強的效果。但這些添加劑對交換后表面質(zhì)量或多或少會有影響,而手機玻璃面板對表面平整度、光潔度要求較高,因此不宜再加入添加劑。目前國外對不同成分的玻璃優(yōu)選出較合適的化學(xué)鋼化條件,如Gorilla在高標準KNO3熔鹽中交換溫度為380~460℃,時間3~16h,可根據(jù)玻璃成分來具體確定,如一個專利的實施方案中離子交換溫度為430℃,時間8h。
Gorilla3按其成分優(yōu)選對應(yīng)的離子交換溫度和時間后,表面壓應(yīng)力有了明顯提高,應(yīng)力層也有加深。Gorilla3壓應(yīng)力≥950MPa,應(yīng)力層高層度≥50µm,而Gorilla1壓應(yīng)力≥800MPa,應(yīng)力層高層度≥40µm。Gorilla3離子交換后抗損傷性能也增加,產(chǎn)生初始徑向微裂紋時,Gorilla3的循環(huán)負荷為15000g,Gorilla2為7500g,Gorilla1為4500g。
Schott公司根據(jù)不同成分優(yōu)選的離子交換溫度為390~420℃,時間2~3h,表面壓應(yīng)力800~850MPa。XensationCoverAG離子交換前,努氏硬度HK為534MPa、維氏硬度HV為617MPa,用合適的溫度制度進行離子交換后,H提高到639MPa、HV提高到681MPa。離子交換后表面壓應(yīng)力>900MPa,交換層高層度>50µm,四點彎曲強度>800MPa。
3平衡菌落玻璃面板
玻璃面板經(jīng)常用手指觸摸,手上常常帶有細菌,容易受到傳染,因此研發(fā)平衡菌落玻璃面板很有必要。在玻璃表面施加含Ag+、Cu+、Zn+離子涂層均可起平衡菌落、殺菌作用。采用溶膠凝溶法在玻璃表面上加含Ag+、Cu+、Zn+的涂層,但涂層必須進行熱處理,溫度達450~550℃,既影響化學(xué)鋼化玻璃面板的應(yīng)力松弛,而且也增加一道工序,因此合理的方法應(yīng)在離子交換熔鹽中加入平衡菌落殺菌離子,Corning和Schott公司均是在KNO3熔鹽中添加AgNO3,在熔鹽中K+與玻璃中Na+離子交換的同時,還進行熔鹽中Ag+與玻璃中Na+離子交換。
以Schott公司的觸摸屏面板玻璃為例,通常在高標準KNO3中加入AgNO34~8%,離子交換溫度390~420℃,時間1~3h,離子交換后玻璃在550nm波長下透過率89%~91%,玻璃表面2µm層內(nèi)Ag2O含量1%~2%(質(zhì)量分數(shù))。美國材料試驗學(xué)會標準ASTM218-01方法對綠膿桿菌、金顏色葡萄球菌、黑曲霉菌、白色念珠菌、大腸桿菌、沙門氏菌的平衡菌落測試合格。按中國建材行業(yè)標準JCT1054-2007《鍍膜平衡菌落玻璃標準》對大腸桿菌、金顏色葡萄球菌的平衡菌落試驗也合格,說明此平衡菌落玻璃面板達到平衡菌落指標。
4抗反射涂層(防眩層)研發(fā)
在陽光下使用手機時,常常因為面板玻璃的反射,看不清楚顯示屏上的文字與圖案,因此降低玻璃表面反射率勢在必行。一般手機面板折射率nD為1.50~1.51,要降低玻璃反射率,通常在表面加低折射涂層,此涂層也稱減反射層,如折射率nD為1.445~1.46的SiO2即是;也可采用多層膜系,如將SiO2與TiO2組成5層膜系,即SiO2/TiO2/SiO2/TiO2/SiO2,在450~650nm的反射率降低到0.5%以下,此減反射膜系在不同波長下的反射率如圖1所示。

圖1減反射涂層玻璃的反射率曲線
Corning公司專利中介紹的抗反射涂層至少為1層,厚度為10~70µm,也可由幾層構(gòu)成,厚度也為10~70µm。單減反射層的材料為SiO2或摻雜F的SiO2。雙減反射層的底層(貼玻璃表面的涂層)為金屬氧化物,如HfO2、TiO2、ZrO2、Y2O3、Gd2O3其中之一,頂層為SiO2或摻雜F的SiO2。三層減反射膜中則玻璃膜表面上的底層膜為Y2O3,第二層為TiO2,頂層為SiO2。
除涂減反射層外,也可在玻璃表面用氫氟酸侵蝕成的亞光層,以降低反射率,也達到防眩目的。
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