カバー ガラスの材質: 携帯電話のディスプレイに使用されるもの

今すぐあらゆる携帯電話、タブレット、またはスクリーンを見てください。あなたが触れる最上層はカバーガラスと呼ばれます。業界では単にCGとかカバーレンズとか呼ばれています。ディスプレイモジュールの真上に設置されます。その仕事は簡単です。画面の下を保護します。また、エッジの周りにインクを印刷することで、デバイスの見栄えを良くします。

 

カバーガラスは必ずしもガラスであるとは限りません。プラスチックの場合もあります。 PC、PMMA、または両方の混合。しかし、ほとんどの携帯電話や小型ディスプレイでは、ガラスが標準です。それがまさに市場が進化した方法です。

 

では、そのガラス片は実際には何でできているのでしょうか？分解してみましょう。

 

原材料の配合

ガラスは原材料の混合から始まります。カバーガラスの主成分は、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化ナトリウム、酸化リチウム、酸化カリウム、酸化マグネシウムなどです。最初の 4 つが重量の大部分を占めます。それらは基礎を形成します。

これらは一緒になって、いわゆるケイ酸塩ガラスを作成します。二酸化ケイ素が構造を構築します。他の酸化物は融点を下げ、ガラスの最終特性を形作るのに役立ちます。

その混合物に含まれるすべての成分が重要です。レシピを変更すると、ガラスの性能が変わります。機械的、熱的、光学的。また、製造の難易度やコストも変わります。ガラスメーカーは何年もかけてこのバランスを微調整します。

主な材料を一つずつ見ていきましょう。

 

二酸化ケイ素

これがバックボーンです。ガラスを保持するネットワークを形成します。家の骨組みのようなものだと考えてください。シリコン四面体と呼ばれる単位で結合します。これらの結合により、ガラスに基本的な強度と安定性が与えられます。

二酸化ケイ素が多ければ多いほど、ガラスが硬くなることを意味します。耐薬品性が向上します。熱安定性が向上します。ただし、あまり高くしすぎると、ガラスが溶けにくくなり、形が崩れやすくなります。

ソーダ石灰ガラスでは、二酸化ケイ素は通常 60 ～ 75 パーセントの範囲にあります。アルミノケイ酸ガラスでは、これはもう少し低くなり、通常は 52 ～ 63 パーセントになります。

 

酸化アルミニウム

酸化アルミニウムを加えると状況が変わります。化学的安定性が向上します。つまり、ガラスの酸や塩基に対する耐性が向上します。水酸化ナトリウム、塩酸、さらにはある程度のフッ化水素酸のようなもの。機械的強度も向上します。より高い圧縮強度、より高い引張強度。ガラスは応力下でもより良く耐えられるだけです。

酸化アルミニウムも熱膨張に影響を与えます。膨張率が低下し、化学強化中のガラスがより安定します。反りが少なく、寸法変化も少ない。

実際には、酸化アルミニウムの量によってガラスの種類が決まります。低アルミニウム、中アルミニウム、高アルミニウム、超高アルミニウム。ある点まで添加すればするほど、ガラスは強くなります。

本質的にソーダ石灰である低から中程度のアルミニウム ガラスには、酸化アルミニウムが約 5 ～ 13 パーセント含まれています。高アルミニウムガラスでは、その割合は 13 ～ 24% に達します。

 

酸化カルシウム

酸化カルシウムは溶けるのを助ける働きがあります。バッチを溶かすのに必要な温度が下がり、成形中のガラスの流れが容易になります。また、化学的安定性と機械的強度にも貢献します。

ソーダ石灰ガラスでは、通常、酸化カルシウムが 5 ～ 12 パーセント含まれています。アルミノケイ酸ガラスではこれより低く、通常は 1 ～ 5 パーセントです。その理由は 2 つあります。まず、ハイエンドの光学用途では、酸化カルシウムが光の透過を妨げる可能性があるため、酸化カルシウムを低く抑えます。第二に、アルミノケイ酸ガラス中の酸化アルミニウムは、酸化カルシウムが行うことの多くをすでに行っています。したがって、必要なものは少なくなります。

 

酸化ナトリウム

これは化学強化にとって重要です。イオン交換プロセスの主役です。ガラス内のナトリウムイオンは、塩浴からのより大きなカリウムイオンと入れ替わります。この交換により表面が圧縮され、ガラスがより強くなります。

酸化ナトリウムも溶解を助けます。粘度が下がるので、ガラスは低温でも流れやすくなります。これにより、製造がより簡単になります。

しかし、トレードオフもあります。酸化ナトリウムが多すぎると、機械的強度と熱安定性が失われ始めます。したがって、範囲内に留めます。

ソーダ石灰ガラスでは、酸化ナトリウムは通常 10 ～ 18% 含まれています。アルミノケイ酸ガラスではこれより低く、0 ～ 5% 程度です。

 

その他の成分

他にもあります。酸化リチウム、酸化カリウム、酸化マグネシウム、酸化ホウ素。それぞれが役割を果たします。リチウムはイオン交換を助け、低温での強化を可能にします。カリウムは強化層に深みを与えます。マグネシウムは硬度と安定性を向上させます。ホウ素は耐熱衝撃性と電気特性に役立ちます。

 

テイクアウト

カバーガラスはシンプルな感じです。薄い透明のシートです。しかし、そこに含まれるのは、慎重にバランスのとれた素材の組み合わせです。すべての食材には役割があります。どれかを変えるとガラスも変わります。強度、透明度、強度、作り方の簡単さ。すべてはそのレシピに戻ります。