陈健

　　我们平时用的智能手机屏幕由多层玻璃及感测和处理信息的电子元件组成。这些玻璃都起什么作用？ 

　　最上面的玻璃为盖板玻璃，其主要成分为二氧化硅（SiO₂），莫氏硬度表中玻璃的硬度为6.5，起到保护手机内部结构的作用，但是这一层玻璃最为容易划花，让不少手机迷最为心痛，所以很多手机迷们喜欢在其上面贴一层保护膜，膜的材料就是塑料薄膜，也就是高分子材料，目前的手机贴膜主要有四种材质：PP材质、PVC材质、PET材质、ARM材质。PP材质的贴膜比较软，透光性也很差，起不到防刮花、防磨损的作用，只可防灰尘，由于效果不好，现在基本被消费者抛弃了；PVC材质贴膜比较柔软，容易粘贴，但比较厚，透光性能不是很好，而且如果撕下贴膜，会在手机屏幕上留下残胶，影响美观；PET材质的贴膜，具有较高的透光性，撕下后也没有残胶，也不太容易出现贴膜中间的小气泡，但是，这种贴膜的反光度较高，会导致使用者看不清屏幕上的字，同时也容易在表面上留下指纹等痕迹；ARM材质，这种材质的膜表面经过最新工艺处理，具备耐磨抗划伤的能力，同时，这种材质的产品贴后没有气泡，透光性也很好，撕下后不会留下任何痕迹，相对来讲这种膜的效果最好，当然价格也是最昂贵的。 

　　市场上手机盖板玻璃主要是康宁公司生产的大猩猩玻璃，而仅仅依靠玻璃加工起家的蓝思科技，也创造了市场发展的神话。 

　　目前技术上出现了蓝宝石材料替换玻璃材料，Apple watch 就用到了蓝宝石材料。蓝宝石的主要成分为氧化铝（Al₂O₃），为单晶材料，莫氏硬度高达9，是除了金刚石（钻石）之外，最为坚硬的一种材质，在防刮花方面比玻璃更有优势。但是蓝宝石在技术上目前仍有劣势，比如其韧性比较差，韧性不同于硬度，通俗的讲就是材料抵御裂纹扩展的能力。这对于一款手机来说是非常重要的，蓝宝石的韧性相比康宁的大猩猩玻璃要更差，导致的结果就是当使用蓝宝石屏幕的手机和使用康宁大猩猩玻璃的手机同时受到相同力的冲击或者挤压的时候，前者破碎的可能性要更大；第二个问题是透光率，可见光的波长在400-700nm，康宁官方给出的数据显示大猩猩三代玻璃对于可见光的透过率均超过了92%，同时不同波长可见光的透过率相当的稳定。而蓝宝石对于可见光的透过率不到90%，同时不同波长的可见光的透过率呈圆弧状曲线。这带来了一个问题，透过率低意味着使用蓝宝石做手机屏幕盖板时屏幕的亮度更低，同时透过率的不平衡会让屏幕偏色。 

　　的确，单就目前而言，蓝宝石还不是玻璃完美的替代品。但是在近两三年的时间里，蓝宝石的成本已经出现了一个相当大幅度的下滑。同时制作工艺的更加成熟，也让蓝宝石屏幕目前在量产上达到了一定的要求，并非像传言中的“良品率极低，很难量产”。或许在玻璃表面CVD或者PVD一层蓝宝石薄膜就可以结合玻璃和蓝宝石的优点，同时解决“硬和脆”的问题。 

　　第二层为触摸感应器层，主要分为电阻式和电容式，其主要作用为探测触碰操作。目前用到的触摸感应层主要是在玻璃上应用磁控溅射技术镀上一层ITO（氧化铟锡，或者掺锡氧化铟)，其是一种铟（III族）氧化物（In₂O₃） and锡（IV族）氧化物(SnO₂)的混合物，通常质量比为90%In₂O₃，10% SnO₂。 

　　目前石墨烯最有可能替代ITO，成为触摸屏的主流材料。石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，透光率97.7%，导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm²/vs，比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约1 Ω·m，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。其优点主要表现为：（1）屏幕画面更逼真，由石墨烯薄膜支撑的石墨烯触摸屏，透光率高达97.7%，通透性更好，色彩也就越真实、纯净。传统使用的手机屏幕透光率在95%左右，在阳光下看就有画面偏黄的感觉，但石墨烯几乎是全透明的，手机屏幕就不偏色， 画面更加高清。（2）石墨烯具有高导电性能的特点，对于触摸屏手机是非常有用的，石墨烯手机多点触控的灵敏性很高。（3）石墨烯具有高柔软性，未来可实现显示屏弯曲，它不仅超薄、超轻，而且能够在手中弯曲到接近180°的状态，以这样的屏幕所组装的手机，变轻巧的同时，将拥有更高的韧性，具有防震、抗摔等功能。 

　　第三层为前面板，主要是安装滤光片，生成图像。 

　　最下面一层为背板，用来处理百万计的薄膜晶体管。