觸摸式手機面板制造的新進展

　　
　　5離子注入改性
　　
　　離子注入與離子交換相比。離子注入品種不受限制，根據表面改性需要，幾乎任何離子均可注入到玻璃中，注入溫度不一定要高溫，也可在低溫、室溫時進行，注入后基片尺寸不會變化，離子注入層不像涂層那樣易于剝落[8]。筆者在上世紀80年代初開始研究離子注入對玻璃性能的影響，1982年發表了離子注入增強玻璃硬度方面的論文[9]。由于離子注入設備復雜，價格很高，在一般玻璃面板改性方面很難推廣，但對于藍寶石這類不含堿金屬離子，無法用離子交換進行增強和增硬的面板材料而言，離子注入是較佳選擇。
　　
　　2014年7月蘋果公司發布了用離子注入對玻璃或藍寶石手機面板進行標記（indicia）的專利，根據對顏色的要求，可以選擇B、Mg、Ti、Cr、Fe、Cu等離子，在面板上形成紅、藍、黃、粉紅、紫、橙或綠色標記，離子注入能量為10KV到500KV，注入高層度從幾個納米，到200~300nm，較深達1µm。
　　
　　蘋果公司在今年9月又發布用離子注入對藍寶石進行改性的專利，在藍寶石表面通過離子注入來增強，藍寶石置于離子注入機樣品室內旋轉的夾具上，注入的離子源加速到規定的能量后，通過連接裝置進入樣品室，形成等離子體注入到藍寶石或玻璃表面中，如圖2所示。

　　
　　圖2用于藍寶石改性的離子注入系統結構示意圖
　　
　　1-離子源，2-通道，3-等離子體，4-真空室，5-樣品臺，6-支柱，7-能源系統，8-調節閥，9-加熱器，10-真空泵

    注入離子可選擇Ar、N、Ti、Fe，注入能量10~100KV，注入劑量1013~1019ions/cm2。由于注入離子通過碰撞效應，在藍寶石或玻璃表面產生填隙、動力堆積與碰撞交換，大量外來粒子導致表面體積增加，而藍寶石或玻璃基體阻止其膨脹，從而在表面形成壓應力層，使強度提高。
　　
　　5展望
　　
　　手機發展不斷減薄和減輕，i-phone6的厚度僅有6.9mm，i-phone6plus也只有7.1mm。從而要求玻璃面板厚度進一步減薄，在某些國家生產了厚度0.3mm、0.25mm和0.1mm的玻璃以后，2014年5月旭硝子公司生產了厚度只有0.05mm較薄的浮法玻璃SPOOL。此薄玻璃可以卷繞成寬1150mm、長100m的卷狀產品，能用可控連續卷軸式(RolltoRoll)的生產方法，制造可撓式（曲面）的觸摸式面板與穿戴式智能手表，如AppleWatch、AppleWatchSport和AppleWatchEdition，三星公司則有GearR350、Gear2R380與Gear2R381智能手表。一般薄玻璃厚度在0.1mm以下即可任意彎曲，形成多種弧度曲面，但必須深入研究薄玻璃強度問題，強度必須達到玻璃面板的要求。
　　
　　由于藍寶石價格高，以及抗壓強度和透明度低等問題，i-phone6并沒有采用藍寶石面板。目前僅有Vertu（威圖）公司的VertuRococo、Constellation奢華限量版手機的按鍵和顯示屏用藍寶石。為了既發揮藍寶石硬度高的優勢，又要降低成本與提高度度，也可以采用一層超薄藍寶石與一層玻璃的疊層，形成復合材料，用以制造全屏藍寶石面板，這是今后發展的方向。