Study Notes

说明:本文是参考corning官方网站文档翻译的玻璃触摸屏技术简介，仅供学习和技术参考

在优秀的移动电子设备设计方案中，以往需要重点关注的硬件和软件的交互变得不再重要，设计者把精力更多地投入到如何提高用户体验上: 他们在设计中应用宽带和触摸屏技术，使用户如同身临其境般地方便操作。用户通过使用宽带，可以经常处于在线状态；动设备的触摸屏将输入和输入功能合为一体，用户只要轻轻松动手指，就能方便快捷获得各类最新的资讯。近年来多点触摸技术日趋流行，支持该功能的应用软件越来越多。多点触摸技术的硬件核心是一系列电容接触传感器。这些传感器位于触摸屏表层晶体下面，当用户触摸表层的晶体时，传感器通过晶体接受各种信号。如果像一些早期科幻电影中所展示的那样，触摸屏可以变得透明或者消失，那么这些触摸屏表面的晶体材质必须得拥有特殊的内外属性。也就是说，这种材料必须是是透明的，而且具有一定的防外部物理损坏防(防冲击，防摔)能力。

经过回火的的特种玻璃已经成为显示屏材质的主流，它们取代了过去使用的塑料材质。相比不具有输入功能的塑料材质显示屏，特种玻璃具有更好的透明性和抗划能力。特种玻璃的这些重要特性，再加上宽带技术和触摸传感器技术，使得它在提高用户体验的整个过程中扮演了关键角色。即便是在用户的不当使用的极限情况下，特种玻璃仍然能表现出较好的耐伤害性。为了使外观靓丽和易于清洁，还会经过一些涂层处理，增加防反光，防炫光，防裂，防水，防油(无指纹)的功能。在一些设计中，甚至可以根据需要将玻璃模压成非平面形状(曲面显示器)。另外，玻璃材质在制作过程中不使用任何重金属原料，所以它比塑料材质在环保标准方面具有更为明显的优势。玻璃是种脆性材料，为了获得最大的性能能同时保证物理系统可靠，玻璃必须要遵循一定的设计原则。玻璃的抗压能力好，但是抗拉能力较差。一旦玻璃上出现裂纹，它将不断地发展和扩大直到整块玻璃不可用。为了避免这种灾难性的后果，关键是在制作过程中至始至终要防止任何裂纹的产生。具体的方法是通过热回火和化学回火，使玻璃表面产生一定的预应力。当脆性破坏开始时，预应力会抵消一部分破坏应力，从而起到一定的保护作用。热回火过程中，玻璃在空气和油中很快被玲却。这种加工工艺生产出来的玻璃也被更为钢化玻璃，通常适用于家用电气，汽车玻璃等。化学回火是通过在碱性盐浴，比如硝酸钾，由碱性离子间的相处作用在玻璃表面产生预应力，这种预应力的幅度是热回火产生的好几倍，所以此工艺生产的玻璃适合于轻量级消费类电子产品。

移动设备上的玻璃屏幕大多数是钠钙硅酸盐玻璃。这种玻璃虽然经过强化，但是由于其厚度受到限制(较薄)，预应力相对较小。当有多种玻璃屏幕可供选择时，最简单的分辨好坏的方法是观察它的预应力层指标。多数移动电话损坏的原因是用户不小心将电话摔倒地面上，而经过预应力处理的玻璃可以有效抵抗这种物理破坏。通过对与维氏金刚石类型的冲击力模型都研究，我们可以量化玻璃在不同冲击情况下的反映状况。经过化学回火的普通玻璃，可以承受500g的负载。化学回火产生的预应力层，还能有效的抵御划伤。划痕是玻璃上多个微塑性变形，微碎裂过程的组合。在出现划痕的地方继续增加负载，残余应力会造成更多的微裂缝，整个表面受到二次伤害。严重的划痕可能导致玻璃最终报废。即，当玻璃有划痕时，其强度减小了。根据移动设备故障统计数据，玻璃触摸屏上出现划伤导致设备不可用的情况是排名第二的故障原因。

产品设计工程师们更喜欢使用最便宜的替代品。每个产品都会经过严格的测试，不同厂家的测试内容和标准可能有所不同，但是都会包括跌落测试和翻滚测试项目。在跌落测试时，被测试的设备被从一定的高度上摔到金属，花岗岩或者混凝土表面。在翻滚测试中，被测试的设备被放置在一个封闭的管状空间中，然后整个测试装置沿管状中心轴进行选装。在管状空间中，可能还会人为放入一些其它测试对象，比如钥匙和硬币。特种玻璃必须通过这些严格的测试来证明自己是优于普通玻璃的最佳选择。

设计师们改如何选择合适的玻璃呢？主要取决于应用场景，模型和需求。比如，笔记本和上网本的显示屏幕，在合上屏幕后会受到较好的保护，所以相比触摸屏平板电脑而言，它们对冲击测试的要求会比较低。移动设备体积较小，比较容易被摔到地上，这要求玻璃具有较高的强度。如果这个设备是视频类应用或者高清显示器，那么对防划能力要求更高。钢珠冲击测试(Ball-Drop)是将一定质量的钢珠从高度落下对玻璃表面造成冲击，然后对损伤结果进行成功/失败评判的简单测试。此测试不在此可靠性测试范围之列，因为一些玻璃显示屏设备的制造厂商发现不同的玻璃材料和不同的钢珠跌落高度高度之间没有相关性联系。更多的研究表明，钢珠冲击测试所得到的表面强度结果是ASTM C1499标准方法测得数据的5倍，所以它在冲击测试的精确性方面没有任何独特的优势。

在移动产品设计时，设计工程师们不仅主要考虑玻璃组件的耐久性，而且对于玻璃的防指纹，防炫光和反光，具有良好的手写和手指操作的反应能力等方面都有较为严格的要求。这些需求反过来也促进了玻璃屏技术的高速发展。玻璃是一种非常优秀的材质。作为一种设计元素，它提供了新颖的外观，更精确的用户操作和更长的使用寿命。随着消费类电子产品对外观更轻更薄目标的追求，这些玻璃屏幕将会变得更加引人注目。目前Dell最新的Adamo系列笔记本就应用了玻璃显示屏技术。还有很多其它的厂商对玻璃屏进行研究，他们希望能发现更多的应用形态(曲面显示器)。搭载触摸屏的智能设备市场迅猛增长，这是玻璃屏幕发展的大好机遇。强大的玻璃将会继续提供更多的独特设计元素，我们将在更多激动人心的产品中看到它们的身影。