Le verre de protection (lentille de protection) est principalement utilisé comme couche externe des écrans tactiles. La principale matière première de ces produits est le verre plat ultra-mince, qui offre des caractéristiques telles que la résistance aux chocs, aux rayures, à l'huile et aux empreintes digitales et une transmission de la lumière améliorée. Il est actuellement largement utilisé dans divers produits électroniques grand public dotés de fonctionnalités tactiles et d'affichage.
1. Classification du verre
a. Verre sodocalcique : composé principalement de SiO₂, avec une teneur supplémentaire de 15 % de Na₂O et de 16 % de CaO.
b. Verre aluminosilicate: Principalement composé de SiO₂ et d'Al₂O₃.
c. Verre de quartz:Contient plus de 99.5 % de SiO₂.
d. Verre à haute teneur en silice:Contient environ 96 % de SiO₂.
e. Verre au plomb et au silicate: Principalement composé de SiO₂ et de PbO.
f. Verre de borosilicate: Principalement composé de SiO₂ et de B₂O₃.
g. Verre phosphaté: Principalement composé de pentoxyde de phosphore (P₂O₅).
Les types c à g sont rarement utilisés dans les écrans, ils ne seront donc pas abordés ici.
2. Techniques de traitement des matières premières verrières
a. Verre flotté
Le verre flotté est produit à partir de matières premières telles que le sable marin, la poudre de grès quartzeux, le carbonate de sodium et la dolomite. Ces matières sont mélangées et fondues à haute température dans un four. Le verre fondu s'écoule en continu du four et flotte à la surface d'un bain de métal en fusion, formant un ruban de verre plat d'épaisseur uniforme qui est poli à la flamme. Après refroidissement et durcissement, le verre se sépare du métal en fusion, puis il est recuit et découpé pour créer un verre plat transparent et incolore. Le processus de formation du verre flotté est terminé dans un bain d'étain avec un gaz protecteur, ce qui permet de distinguer le côté étain du côté air du verre.
b. Processus de débordement :
Dans le processus de débordement, le verre fondu pénètre dans le canal de débordement depuis la section d'alimentation et s'écoule vers le bas le long de la surface d'un long bac de débordement. Le verre converge vers la pointe inférieure d'un corps en forme de coin sous le bac de débordement, formant un ruban de verre. Après recuit, ce processus crée du verre plat. Cette méthode est actuellement une technique populaire pour la fabrication de verre de couverture ultra-mince, offrant un rendement de traitement élevé, une bonne qualité et d'excellentes performances globales. Contrairement au verre flotté, le verre de débordement n'a pas de côté étain ou de côté air.
3. Introduction au verre sodocalcique
a. Également connu sous le nom de verre sodocalcique, il est traité selon la méthode du float, d'où son nom de verre flotté. En raison de la présence d'une petite quantité d'ions de fer, le verre apparaît vert lorsqu'il est vu de côté, et est donc également appelé verre vert.
b. Épaisseur du verre sodocalcique : 0.3–10.0 mm
c. Marques de verre sodocalcique :
- Marques japonaises : Asahi Glass Co. (AGC), Nippon Sheet Glass Co. (NSG), Central Glass (CENTRAL), etc.
- Marques chinoises : CSG Holding, Xinyi Glass, Luoyang Glass, AVIC Sanxin, Jinjing Group, etc.
- Marque taïwanaise : Taiwan Glass (TGC).
4. Introduction au verre à haute teneur en aluminosilicate (verre à haute teneur en alumine)
a. Marques de verre à haute teneur en alumineÉtats-Unis : Corning Gorilla Glass, un verre aluminosilicate écologique produit par Corning Incorporated.Japon : Dragontrail Glass, produit par AGC Inc. Ce verre est communément appelé « verre Dragontrail ».Chine : Panda Glass, produit par Xuhong Company, est un verre à haute teneur en alumine. Parmi les autres fabricants figurent CSG Holding et Kibing Group.
b. Traitement du verre de protectionLes entreprises impliquées dans le traitement du verre de protection comprennent Lens Technology, Boen Optics, Shenzhen Xinhao, G-Tech Optoelectronics, Jiangxi Firstar, BYD et d'autres.
5. Renforcement chimique du verre
a. Principe :
Le verre est immergé dans un bain de sel fondu (KNO₃). La forte concentration d'ions K⁺ pénètre la surface du verre et remplace les ions Na⁺ à l'intérieur du verre. Le rayon ionique de K⁺ étant plus grand que celui de Na⁺, cette substitution augmente la densité de surface du verre, générant une contrainte de compression à la surface. Ce processus améliore la résistance du verre grâce au renforcement chimique.
b. Éléments d'essai pour le renforcement chimique
Profondeur de la couche (DOL) : indique la profondeur de la couche de contrainte après que le verre a été renforcé.
Contrainte de compression (CS) : Représente la contrainte de compression superficielle du verre renforcé chimiquement.
Dureté de surface : évaluée à l'aide d'un test de dureté au crayon.
Test de chute de bille : test destructif permettant d'évaluer la résistance du verre aux chocs.
Remarque:
- Sur la base de notre expérience de projet, nous recommandons ce qui suit : a. Utilisez du verre de 1.1 mm d'épaisseur pour IK04.b. Utilisez du verre de 1.8 mm d'épaisseur pour IK06.c. Utilisez du verre de 3.0 mm d'épaisseur pour IK08.
d. Utilisez du verre de 6.0 mm d'épaisseur pour IK10.
- Verre trempé physiquement est particulièrement recommandé lorsque la sécurité est une priorité pour le client. En effet, lorsqu'il est brisé, le verre trempé physiquement se brise en petits morceaux granuleux, contrairement au verre trempé chimiquement, qui peut se briser en éclats tranchants, ce qui présente un risque pour la sécurité.
- Pour verre renforcé chimiquement, pour améliorer la sécurité, le collage optique ou l'application d'un film anti-éclats sur la surface peut empêcher les fragments de verre de se disperser en cas de bris.
6. Flux du processus de production pour la lentille de protection en verre
Découpe → CNC (façonnage, perçage, bordure et chanfreinage) → Nettoyage par ultrasons → Renforcement chimique → Nettoyage par ultrasons → Inspection complète du verre vierge → Sérigraphie → Cuisson → Inspection complète du verre → Nettoyage par ultrasons → Revêtement AR de surface → Revêtement anti-empreintes digitales AF → Inspection complète du verre → Revêtement et emballage de film.
Les étapes clés sont expliquées comme suit :
a. Coupe
La feuille de verre d'origine est découpée à l'aide d'une fraise diamantée puis cassée en morceaux rectangulaires dont les dimensions sont 20 à 30 mm plus grandes de chaque côté que les dimensions du produit final.
b. CNC (façonnage, perçage, bordure et chanfreinage)
À l'aide de meules diamantées de haute dureté tournant à grande vitesse, le substrat en verre subit un meulage mécanique dans d'excellentes conditions de refroidissement et de lubrification pour obtenir les dimensions structurelles souhaitées. Différentes formes d'outils et tailles de grains sont conçues pour répondre à diverses exigences de traitement.
c. Renforcement chimique
Français À haute température, un échange d'ions se produit entre le verre et KNO₃, où les ions de KNO₃ remplacent les ions du verre. En raison du rayon atomique plus grand des ions de remplacement, la surface du verre subit une contrainte de compression après la trempe. Lorsque le verre est soumis à une force externe, cette couche de compression peut compenser une partie de la contrainte de traction, empêchant le verre de se briser. Cette contrainte de compression augmente la résistance du verre à la flexion et aux chocs. Les facteurs affectant les performances de résistance du verre trempé chimiquement (tels que les tests de chute de bille et les tests de flexion en quatre points) comprennent : 1) Les indicateurs de performance de trempe du verre (DOL, CS) ; 2) Les défauts internes et de surface du verre (microfissures et rayures) ; 3) L'écaillage des bords et les dommages cachés formés pendant le traitement CNC ; 4) Les défauts inhérents à la matière première du verre (impuretés dans la matière première, zones irrégulières, bulles d'air et inclusions, qui sont des facteurs incontrôlables).
d. Polissage
Le matériau en verre est broyé et poli à l'aide d'une meuleuse double face équipée de tampons de polissage et de poudre de polissage. Ce processus élimine les impuretés de surface et les microfissures, améliorant la douceur de la surface du verre et réduisant la rugosité. Le composant principal de la poudre de polissage est l'oxyde de cérium. Les particules de poudre de polissage à l'oxyde de cérium sont polygonales avec des bords distincts, ayant un diamètre moyen d'environ 2 microns et une dureté de Mohs 7-8. La taille des particules et la pureté de la poudre de polissage à l'oxyde de cérium affectent directement le résultat du polissage.
e. Nettoyage par ultrasons
Lorsque des vibrations à haute fréquence (28–40 kHz) sont transmises au milieu de nettoyage, le liquide génère des bulles de cavitation presque semblables à du vide. Lorsque ces bulles entrent en collision, fusionnent et se dissipent, elles créent des explosions de pression localisées de plusieurs milliers d'atmosphères dans le liquide. Une pression aussi élevée provoque divers changements physiques et chimiques dans les matériaux environnants, un processus connu sous le nom de « cavitation ». La cavitation peut rompre les liaisons chimiques dans les molécules du matériau, entraînant des changements physiques (dissolution, adsorption, émulsification, dispersion) et chimiques (oxydation, réduction, décomposition, synthèse), éliminant efficacement les contaminants et nettoyant le produit.
f. Impression
Le principe de l'impression consiste à créer un pochoir à l'aide de matériaux photosensibles. L'encre est placée dans le cadre de l'écran et une raclette exerce une pression pour pousser l'encre à travers les ouvertures de la maille de l'écran sur le substrat, formant ainsi des motifs et du texte identiques au dessin d'origine.
g. Revêtement
Sous vide (10⁻³ Pa), un canon à électrons émet un faisceau d'électrons à grande vitesse pour bombarder et chauffer le matériau de revêtement, provoquant son évaporation et son dépôt sur la surface du substrat, formant ainsi un film mince. L'équipement de revêtement se compose principalement d'un système de vide, d'un système d'évaporation et d'un système de surveillance de l'épaisseur du film. Les revêtements courants comprennent les films fonctionnels tels que les films AF (anti-empreintes digitales), AR (antireflet), AG (anti-éblouissement), les films à haute dureté, les films décoratifs tels que le NCVM (métallisation sous vide non conductrice) et les films irisés.
7. Cote IK
Les indices IK sont une classification internationale qui indique le degré de protection offert par les boîtiers électriques contre les impacts mécaniques externes.
Les indices IK sont définis de IK00 à IK10. L'échelle d'indice IK identifie la capacité d'un boîtier à résister aux niveaux d'énergie d'impact mesurés en joules (J) conformément à la norme CEI 62262 (2002).
La norme CEI 62262 spécifie le montage de l'enceinte pour les essais, les conditions atmosphériques requises, la quantité et la répartition des impacts d'essai et le marteau à utiliser pour chaque niveau d'indice IK. L'essai est réalisé à l'aide d'un pendule Charpy.
IK00 Non protégé
IK01 Protégé contre un impact de 0.14 joules.
Équivalent à l'impact d'une masse de 0.25 kg tombée d'une hauteur de 56 mm au-dessus de la surface impactée.
IK02 Protégé contre un impact de 0.2 joules.
Équivalent à l'impact d'une masse de 0.25 kg tombée d'une hauteur de 80 mm au-dessus de la surface impactée.
IK03 Protégé contre un impact de 0.35 joules.
Équivalent à l'impact d'une masse de 0.25 kg tombée d'une hauteur de 140 mm au-dessus de la surface impactée.
IK04 Protégé contre un impact de 0.5 joules.
Équivalent à l'impact d'une masse de 0.25 kg tombée d'une hauteur de 200 mm au-dessus de la surface impactée.
IK05 Protégé contre un impact de 0.7 joules.
Équivalent à l'impact d'une masse de 0.25 kg tombée d'une hauteur de 280 mm au-dessus de la surface impactée.
IK06 Protégé contre un impact de 1 joules.
Équivalent à l'impact d'une masse de 0.25 kg tombée d'une hauteur de 400 mm au-dessus de la surface impactée.
IK07 Protégé contre un impact de 2 joules.
Équivalent à l'impact d'une masse de 0.5 kg tombée d'une hauteur de 400 mm au-dessus de la surface impactée.
IK08 Protégé contre un impact de 5 joules.
Équivalent à l'impact d'une masse de 1.7 kg tombée d'une hauteur de 300 mm au-dessus de la surface impactée.
IK09 Protégé contre un impact de 10 joules.
Équivalent à l'impact d'une masse de 5 kg tombée d'une hauteur de 200 mm au-dessus de la surface impactée.
IK10 Protégé contre un impact de 20 joules.
Équivalent à l'impact d'une masse de 5 kg tombée d'une hauteur de 400 mm au-dessus de la surface impactée.
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