Pierwszy iPhone został hucznie zaprezentowany na samym początku 2007 roku. Smartfon wywołał prawdziwą rewolucję i wyznaczył zupełnie nowy wektor rozwoju branży mobilnej. Jednak w prototypie iPhone'a został zainstalowany konwencjonalny plastikowy ekran. Szef Apple, Steve Jobs, zauważył, że wyświetlacz urządzenia był mocno porysowany, leżał w kieszeni z kluczami i innymi drobiazgami. Do wypuszczenia smartfona do sprzedaży pozostało niespełna sześć miesięcy…

W tym krótkim czasie przy wsparciu firmy Corning powstał szklany ekran do pierwszego iPhone'a. Już od 1959 roku ta firma eksperymentowała z chemiczną obróbką szklanych powierzchni (Project Muscle). Z nieznanych przyczyn projekt został zamrożony i wznowiony przez specjalistę pod naciskiem Steve'a Jobsa. Owocem współpracy Apple i Corning było szkło hartowane Gorilla Glass, które jest obecnie używane w urządzeniach mobilnych na całym świecie.

Jak powstaje szkło Gorilla Glass

Podstawą w produkcji Gorilla Glass jest dwutlenek krzemu, wzmocniony dodatkami z frakcji wapienia oraz węglanu sodu. Otrzymaną mieszaninę topi się w piecu w temperaturze około 1000°C, w wyniku czego powstaje szkło glinokrzemianowe. Roztopioną masę umieszcza się w kąpieli z cyną – szkło unosi się na swojej powierzchni ze względu na różnicę gęstości materiałów, gdyż wszystkie ciężkie pierwiastki osiadają na dnie wanny. Powierzchnia stykająca się z cyną jest niesamowicie gładka. Na wyjściu zostaną zaprezentowane polerowane arkuszy szkła glinokrzemianowego.

Zasady obróbki szkła i procedury wymiany jonowej podczas hartowania.

Następnie szkło należy hartować w temperaturze około 400°C. Gotowe arkusze przepuszcza się przez kąpiel stopionych soli potasowych. Podczas utwardzania małe jony sodu są zastępowane dużymi jonami potasu, które po schłodzeniu tworzą gęstszą strukturę szkła. Dzięki temu szkło ma wysoką wytrzymałość i nie traci swojej elastyczności. Kolejną istotną zaletą wymiany jonowej jest zwiększona odporność otrzymanego szkła na rozszerzalność cieplną.

Gorilla Glass v1

Pierwsza generacja Gorilla Glass pojawiła się w 2007 roku. Szkło miało grubość 1,5 mm i zostało pokryte oleofobową powłoką chroniącą powierzchnię wyświetlacza przed odciskami palców i tłustymi plamami. Według skali Mohsa twardość pierwszej edycji Gorilla Glass wynosi 6-6,5 jednostek, podczas gdy większość stopów metali ma twardość 5-5,5 jednostek. Takiemu szkłu mogą zaszkodzić ziarna piasku (kwarc jest wyższy w skali Mohsa pod względem twardości), topaz, korund i diamenty (ostatnie trio jest niezwykle rzadkie w życiu codziennym).

Oprócz iPhone'a szkło Gorilla Glass v1 zastosowano także w innych smartfonach. W sumie było około 250 takich modeli.

Smartfony z Gorilla Glass

Gorilla Glass v2

Na drugą edycję Gorilla Glass trzeba było czekać prawie 5 lat. Zaprezentowano go na targach elektroniki użytkowej CES na samym początku 2012 roku. Szkło pozostało tak samo odporne na zarysowania, a jego grubość została zmniejszona o około 20%. W testach laboratoryjnych druga odsłona Gorilla Glass wytrzymała nacisk do 50 kg bez ryzyka stłuczenia czy pęknięcia.

Druga odsłona Gorilla Glass została zaprezentowana na targach CES 2012.

Dzięki zmniejszeniu grubości szkło Gorilla Glass v2 zaczęło być również szerzej stosowane w smartfonach. Poprawiły się również właściwości optyczne wyświetlaczy, w szczególności wskaźniki jasności. A matryce dotykowe stały się bardziej wrażliwe na dotyk.

Gorilla Glass v3

Szkło Gorilla Glass v3 zostało wprowadzone na rynek w 2013 roku przy użyciu nowego procesu produkcyjnego wykorzystującego technologię Native Damage Resistance w celu zwiększenia trwałości. Odtąd okulary „goryla” zaczęły wytrzymywać nacisk do 150 kg, a ich odporność na zarysowania wzrosła o dobrą jedną trzecią (około 35%). Grubość szkła wynosiła 0,8 mm.

Pomimo „czcigodnego wieku” trzecia generacja Gorilla Glass jest nadal aktualna. Wszystko za sprawą wysokiej odporności na zarysowania – ten wskaźnik udało się przebić dopiero 7 lat później w wersji Victus.

Telefony ze szkłem Gorilla Glass

Gorilla Glass v4

Ekrany telefonów komórkowych najbardziej ulegają uszkodzeniom, gdy zostaną upuszczone na twardą powierzchnię. Właśnie na tym czynniku skupiono uwagę podczas prac nad czwartą edycją Gorilla Glass, wydaną w 2014 roku. W testach laboratoryjnych szkło v4 jest dwukrotnie mocniejsze niż poprzednie generacje. Jednocześnie inżynierowie Corning zmniejszyli grubość szkła do 0,4 mm.

Jedno ze stanowisk testowych, na którym przeprowadzane są testy wytrzymałościowe Gorilla Glass.

Zwiększenie odporności szkła na obciążenia udarowe uratowało życie tak wielu ekranom. Jeszcze bardziej ten parametr został dopracowany w kolejnej wersji Gorilla Glass.

Gorilla Glass v5

Ochronne szkło v5 jest czterokrotnie bardziej odporne na uderzenia niż jego poprzednik. Obiecuje się, że w około 80% przypadków, gdy smartfon spadnie na twardą powierzchnię z wysokości 1 m, wyświetlacz gadżetu pozostanie nienaruszony. Co więcej, duże szanse na zachowanie integralności ekranu są zachowane nawet przy upadku z wysokości 1,6 metra.

Grubość szkła Gorilla Glass v5 pozostała taka sama - 0,4 mm. Szkło ochronne było stosowane wszędzie.

Inteligentny zegarek ze szkłem Gorilla Glass

Gorilla Glass v6

Szósta wersja Gorilla Glass została wprowadzona w połowie lata 2018 roku. Jej charakterystyczną cechą była odporność na wielokrotne upadki na twardych, nierównych powierzchniach. Glass v6 wytrzymuje do 15 upadków pod rząd z wysokości 1 m. Początkowo flagowe smartfony były wyposażone w takie szkło, ale potem technologia rozprzestrzeniła się na urządzenia ze średniej półki.

Gorilla Glass Victus / Victus+

Corning zrezygnowała z cyfrowej numeracji generacji w 2020 roku, kiedy wypuścili Gorilla Glass Victus, aby zastąpić wersję v6. Daje to gwarancję wytrzymałości na pojedyncze upadki z wysokości do 2 m, jak również do 20 kolejnych upadków z wysokości 1 m. Pod względem odporności na zarysowania edycja Victus jest dwukrotnie lepsza od swojego poprzednika v6 i wyprzedziła niezastąpionego lidera v3.

Szkła Gorilla Glass Victus i Victus+ są słusznie uważane za jedne z najtrwalszych.

Istnieje też ulepszona modyfikacja szkła ochronnego Gorilla Glass Victus - z dodatkowym przedrostkiem „plus”. Pod względem odporności na zarysowania jest jak najbardziej zbliżona do ceramiki. Według skali twardości mineralogicznej Mohsa szkło zaczyna rysować się przy 7/10, podczas gdy oryginalny Victus rysuje się przy 6/10. Szkło Victus+ wreszcie nie boi się ziarenek piasku.

Smartfony z Gorilla Glass Victus

Gorilla Glass Victus 2

Pod koniec 2022 roku miała miejsce zapowiedź generacji okularów ochronnych Gorilla Glass Victus 2. Uwzględniono przybieranie na wadze i wzrost gabarytów nowoczesnych smartfonów, a także położono nacisk na zapewnienie jak najlepszej ochrony, gdy gadżet upadnie na powierzchniach betonowych. Ekrany „pod osłoną” ze szkła Victus 2 nie boją się upadku z wysokości 1 m na betonową posadzkę.

Pod innymi względami szkło ochronne zachowało godność poprzedniej edycji – nadal wytrzymuje do 20 kolejnych upadków na twarde powierzchnie z wysokości metra i pojedyncze upadki z wysokości 2 m na asfalt. Glass Gorilla Glass Victus 2 spodziewamy się w szatach topowych urządzeń mobilnych.

Fakt poznawczy. Szkło hartowane jest umieszczane nie tylko nad powierzchnią wyświetlaczy, ale także na tylnych pokrywach, aby chronić szklane panele tylne przed uszkodzeniem.

Gorilla Glass SR+

Dla strażników elektroniki noszonej, w szczególności inteligentnych zegarków, w 2016 roku wypuścili szkło ochronne Gorilla Glass SR+. Zaimplementowano w nim technologię Project Phire, która jest swego rodzaju hybrydą pomiędzy tradycyjnymi szkłami „gorylowymi” a szafirowymi. Suche liczby mówią, że powłoka SR+ jest o około 70% mocniejsza i daje o 25% mniej odblasków w porównaniu z analogami używanymi do ochrony tarcz zegarków gadżetów noszonych.

Gorilla Glass SR+ zadebiutowało w smartwatchu Samsung Gear S3. Materiał ze szkła kompozytowego jest odporny na wstrząsy, uderzenia i zadrapania spowodowane odzieżą, zachowując przejrzystość optyczną i czułość dotykową.

Gorilla Glass DX/DX+

W 2018 roku SR+ został zastąpiony przez dwie generacje hartowanego szkła Gorilla Glass DX i DX+. Zostały one pierwotnie zaprojektowane w celu zwalczania blasku słonecznego i poprawy czytelności ekranu na urządzeniach elektronicznych noszonych w bezpośrednim świetle słonecznym. Ponadto szkła te chronią powierzchnię ekranu przed zadrapaniami i uszkodzeniami mechanicznymi.

Z ekranów inteligentnych zegarków i bransoletek fitness, szkła ochronne Gorilla Glass DX i DX+ przeniosły się na obiektywy aparatów w smartfonach.

Po pewnym czasie szkiełka DX i DX+ zostały przystosowane do stosowania w ochronie obiektywów w aparatach smartfonów. Skład kompozytu szklanego został przeprojektowany, aby zapewnić wysoką odporność na zarysowania i poprawić przepuszczalność światła (do 98% światła przechodzi przez szkło).

Alternatywy

Odpowiednie alternatywy dla szkieł ochronnych typu „goryl” można policzyć na palcach jednej ręki. Najpopularniejsze produkty japońskiej firmy Asahi Glass – szkła glinokrzemianowe Dragontrail. Ich proces produkcyjny polega na przesyłaniu płynnych półwyrobów szklanych do pieca ze stopioną cyną i dodawaniem cząstek w celu wzmocnienia materiału, po czym szkło jest szybko schładzane i wysyłane do cięcia. Powłoki Dragontrail X najczęściej spotyka się w chińskich smartfonach z niskiego i średniego segmentu cenowego, z kolei modyfikacje Pro znajdują się na pokładzie telefonów komórkowych średniego poziomu.

Asahi Glass produkuje zarówno zwykłe szkła Dragontrail do ekranów smartfonów, jak i wymienne zabezpieczenia ekranu ze szkła hartowanego.

Inni konkurenci Gorilla Glass cieszyli się również mniejszą popularnością. Są to produkty firmy Schott AG i jej szkło Xensation oraz Nippon Electric Glass ze szkłem Dinorex.

Kryształy szafiru - nie panaceum?

We wspomnianej skali Mohsa kryształy szafiru są niemal na samej górze – powyżej znajdują się jedynie diamenty. Oznacza to, że takie powłoki są bardzo trudne do zarysowania. Jednak przy uderzeniach punktowych szafir natychmiast rozpada się na małe fragmenty. Jako powłoka ochronna do wyświetlaczy użycie tego materiału jest niepraktyczne, z wyjątkiem kawalerii elektroniki noszonej i aparatów w smartfonach. Kryształy szafiru mają też inne wady: gorszą transmisję światła i wysoki koszt produkcji. W świetle tych czynników nawet smartwatche coraz częściej rezygnują ze szkła szafirowego na rzecz Gorilla Glass.

_____

Monopol firmy Corning w branży szkła hartowanego rośnie z każdym rokiem. Preferowane powinny być urządzenia ze szkłem Gorilla Glass jako powłoką ochronną powierzchni, ponieważ prawie nie ma wyraźnych alternatyw dla produktów „goryla” w powszechnym użyciu.