玻璃技术带动了显示技术的进展

BOE知识酷 2021-11-11 09:20

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第1147篇推文




创新,康宁显示玻璃的进步之源 | 传承·再创

你知道吗?
今天新款电子设备上的
每一块屏幕、
每一片薄玻璃、
每一个生动的像素背后,
都有一段丰富而传奇的历史。
而这些的诞生离不开
康宁的创新。



故事要从1851年讲起,当时艾莫里·霍顿(AmoryHoughton Sr.)投资了马萨诸塞州萨默维尔(Somerville)的海湾州玻璃公司(BayState Glass Company)。作为一名有远见的企业家,他让儿子们参与到公司的发展中去。三年后,他在美国萨默维尔成立了联合玻璃公司。而他的大儿子小艾莫里(AmoryJr.) 成立了一个小型的实验室,专门从事基础玻璃研究。
 
1864年,当霍顿夫妇在纽约布鲁克林买下另一家玻璃公司时,玻璃制造业正在蓬勃发展。于是,霍顿夫妇将目光投向一个更具挑战性、但却不那么热门的利基市场:特种玻璃。这种经过精心设计和精密测试,将科学知识应用到玻璃制造工艺的玻璃——后来被称为“高级玻璃”。霍顿夫妇相信,这家羽翼未丰的玻璃公司未来一定能独立门户——但前提是它必须始终致力于创新。


因为无论何时,挑战无处不在:

托马斯·爱迪生(Thomas Edison)发明的灯泡需要一种特殊玻璃罩——既要能耐受极端的加热和冷却条件,又不会产生任何破裂的玻璃外壳。

企业和政府需要一种新的数据传送方式。

汽车厂商需要减少汽车尾气造成的污染。

电子产品厂商需要高度稳定且不含重金属的轻量化玻璃。

这些就是1861年以来康宁专业玻璃研究人员所面临的挑战,但研发问题远不止于此。可喜的是,康宁还是成功攻克了困扰其他玻璃公司的各种难题。目前,康宁的创新技术已经深入现代生活的方方面面,从高速的互联网连接到更加环保的汽车,随处可见康宁创新技术的身影;而康宁领先的显示玻璃更为我们带来了随处可见的超清显示器。

创新文化,
奠定了
康宁显示玻璃
的业务基础。

现在,让我们一起细数一下康宁科学家和工程师所攻克过的技术、新材料开发以及工艺难题,一起回顾下康宁玻璃科技历久弥新的百年创新史吧!

1879


1879年,发明了用于
爱迪生灯泡的玻璃外壳

1915


1915年,推出了 PYREX® 玻璃

1926


1926年,开发了用于批量生产灯泡的
带式玻璃成形机

1947


1947年,开发了
高效生产电视机显像管的新工艺

1952


1952年,
研发了一种新玻璃陶瓷材料,
造就了标志性的 
CorningWare® 产品系列

1970


1970年,Maurer、Keck以及Schultz
研发了能够在长距离内
保持光信号的玻璃纤维

1972


1972年,推出了能够消除燃气机
有害排放物的陶瓷产品

20世纪80年代


20世纪80年代,
为电子产品厂商
提供了液晶显示器用基板玻璃

2006


2006年,
开发了首款不含重金属的显示玻璃:
Corning® EAGLE XG® Glass

2007


推出了用于移动电子产品盖板玻璃的
抗刮擦康宁®大猩猩®玻璃

2013


Corning® Lotus™ NXT Glass 全面上市,
专为需要快速响应和低耗电量的
超高分辨率移动设备设计

2019


推出了专为沉浸式显示体验设计的
 Corning® Astra™ Glass

这就是康宁100多年的玻璃创新纪录史。

康宁的科学家们从没有停止对更大、更薄、更纯净且更经济的显示玻璃的探索。那你知道电视机是如何从超大的黑白CRT电视演变到现在超薄高清液晶电视的吗?

电视机的发展为什么离不开玻璃创新?| 传承·再创(二)

自电视机诞生之初,康宁就一直是显示行业的创新者和领军人。

在1939年4月的纽约世界博览会上,美国无线电公司(RCA)推出了一款5英寸屏幕的电视机,使现场观众为之震惊。
康宁凭借一战期间在雷达技术方面积累的丰富经验,利用硼硅酸盐玻璃技术制造出了阴极射线灯泡,让这款电视机步入了历史的舞台。


康宁当时就认定这款产品会受到市场的追捧,于是立刻申请了专利来保护这项独有的创新技术。随着二战的爆发,政府和企业的注意力立刻转向了战争。

但是,康宁没有因为战争而停止创新的步伐,继续生产雷达并研发出了用于阴极射线灯泡的玻璃制造工艺。截至二战末期,康宁的玻璃制造工艺已经十分成熟,能够全面应用于电视机的生产;同时,战后公众对创新的热情和关注,也带动了电视机行业的兴起。

上世纪40年代末,随着电视机开始走进千家万户,电视机玻璃制造行业迎来了飞速发展期,康宁也成为了这一领域当之无愧的领军者。

通过不断改进玻璃配方和生产工艺,康宁始终保持着业内领先地位。

此时,以敢于尝试新想法著称的工程师 Jim Giffen 为康宁带来了最重要的发明:他通过将熔融玻璃倒入旋转模具中,制造出了适合矩形电视机面板的玻璃漏斗。

1949年,离心铸造工艺的发明推动了新兴的电视机产业的发展。这一工艺的出现使阴极射线管(CRT)灯泡的批量生产成为可能,为市场带来了性能更好、成本更低的灯泡产品。

整个20世纪50年代至60年代,康宁公司都是全美国唯一的黑白显像管供应商。彼时,电视机已成为那个年代主要的家庭娱乐设施。

但此时,康宁研究人员已经开始着手开发彩色电视机技术,而康宁在这项颇具挑战性的创新技术开发中,始终处于领先的核心地位。康宁科学家开发出了能够从彩色阴极射线管高压中吸收能量的玻璃成分,他们还发明了一种可以将玻璃碎片粘在一起的玻璃粉。

彩色电视机的出现深受广播公司和大众的喜爱。截至1970年,康宁已成为这一新兴领域的主要供应商。

与此同时,彩色电视机市场开始了一场前所未有的全球变革。随着亚洲创新企业逐渐引领下一代电子产品的发展方向,美国品牌的市场主导地位开始逐渐动摇。

20世纪70年代,康宁与三星成功结盟,保住了公司在电视机行业长盛不衰的市场地位。

1988年,Corning Asahi Video(CAV)合资公司在宾夕法尼亚州成立,主要为美国的亚洲电视机显像管厂商供应玻璃产品。20世纪90年代期间,公司业务一直保持着稳步的增长,直到后来亚洲供应商凭借价格优势在市场中略胜一筹。

不过那时,电视机技术也在酝酿着新一轮技术革新。与笨重的阴极射线管(CRT)显示器相比,康宁特制的玻璃基板可以制造出更薄、更轻、更清晰的液晶显示器。

康宁的创新玻璃产品,再次为我们创造了一个崭新的观看世界的方式!

想知道康宁显示玻璃是如何制作出来的吗?

原来,康宁液晶显示玻璃是这样制成的!| 传承·再创(三)

今天的互动世界无不是
建立在玻璃的基础之上,
因为它拥有常人无法想象的
平整度、纯净度和轻量化。
说起玻璃,不得不提康宁的Corning® EAGLE XG® Glass,它在推动移动电话、平板电视、笔记本电脑、平板电脑以及其他带有液晶显示器设备的发展普及上,做出了杰出的贡献。

但是你知道吗?成就这款玻璃的熔融下拉工艺与这款玻璃产品同样非凡卓著。

什么是熔融下拉工艺?

熔融下拉工艺是一种集物理学、化学和机械学于一体,可在半空中铸造一层薄玻璃的工艺。

实际上,熔融下拉制造玻璃的想法诞生于20世纪50年代末。当时,康宁正在寻找一种能够制造大型平板玻璃并可以实现批量生产的有效方法。
与此同时,英国皮尔金顿兄弟公司(Pilkington Brothers)正在开发另一种玻璃制造工艺。它被称为“浮法”,即将熔融玻璃倒在一盆热锡上制造玻璃的方法。其他常见方法也都需要研磨和抛光,以打造光学透明特性,但这些方法均需要庞大的精加工工厂和工人操作。

功夫不负有心人,面对这些难题,康宁公司的 Stuart Dockerty 博士和 Clint Shay 经过多次试验,终于研发出了一种新型工艺。

Stuart M. Dockerty博士(1966年)

Clint Shay

即让熔融玻璃流到一个大V形开口槽中。这些熔融玻璃在V点汇合,在空气中熔融,然后被拉成一片玻璃。这种工艺,使得制作完成的玻璃能保持原样直至完全冷却,且成品玻璃足够坚硬,可抵抗制造过程中带来的磨损。因此,在理想情况下,通过这种工艺拉出来的玻璃,省去了后期昂贵的研磨和抛光的费用和时间。

20世纪60年代起,随着康宁不断研发玻璃的制造工艺,汽车工业也开始寻求更安全、更坚固的挡风玻璃。通过化学方法强化熔融下拉工艺制造玻璃,康宁开始大举进军汽车挡风玻璃行业。但与此同时,也遇到了一个棘手的难题:由于汽车用玻璃对光学有特殊的要求,那么如何才能制造出一种几乎没有光学扭曲的玻璃呢?
面对这样的难题,康宁团队成员依然紧密合作,最终克服了重大技术壁垒,制造出了满足需求的玻璃。但遗憾的是,由于受客户需求及其他一些因素的影响,当时并不是应用熔融玻璃制造工艺的最佳时机。熔融下拉设备因此闲置了许多年,直到20世纪80年代初才重新焕发出了生机。

熔融技术研发团队


当时,亚洲厂商也在探索液晶显示器这一颇具前景的领域。亚洲厂商试着将薄玻璃板用于计算器和腕表。但精密的显示器拥有巨大的市场潜力。康宁与这些创新厂商建立了牢固的合作关系,并为他们提供了在液晶显示器制造过程中,不会损害半导体的无碱平板玻璃基板样品。最终,康宁科学家克服了玻璃基板弯曲和缺陷问题,开发出了满足设备厂商所有要求的玻璃产品。

截至2006年,康宁已经在蓬勃发展的液晶显示玻璃市场中,成为了无可争议的领导者之一。随后,凭借熔融下拉工艺,康宁推出了康宁有史以来最为卓越的产品:EAGLE XG Glass —— 业内首款完全不含重金属的显示玻璃基板。
多年来,康宁始终坚持不断改进熔融下拉工艺。
如今,EAGLE XG Glass不仅可以制成比名片还薄的玻璃片(厚度仅有0.25 mm),还能做成相当于两个特大号床垫相加的尺寸。目前,这款玻璃一直深受各液晶显示面板厂商的推崇。
想知道康宁熔融技术的未来,会是什么样子的吗?
来自:康宁显示科技
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