Màn hình phủ kính bảo vệ sapphire, viên đá quý mới cho thị trường
smartphone?
Trong thời gian gần đây chúng ta được nghe nhiều về việc áp dụng kính sapphire lên smartphone, đặc biệt có kha khá tin đồn rằng iPhone 6 sẽ được trang bị loại kính bảo vệ này. Apple cũng đã đầu tư hàng trăm triệu USD vào một công ty chuyên sản xuất, cắt gọt sapphire tại Mỹ nên thông tin đó càng trở nên "nóng" hơn bao giờ hết. Vậy tại sao sapphire lại quan trọng với điện thoại thông minh đến thế và nó giúp ích gì cho người dùng chúng ta?
Sapphire là gì?
Chúng ta thường nghe đồng hồ với mặt kính sapphire để chống trầy xước và nếu may mắn thì chắc các bạn cũng vài lần được chứng kiến độ bền của mặt kính này bởi những tay bán đồng hồ dạo ở bến xe, đường phố... họ lấy đá hay chìa khoá cà cà lên mặt kính đồng hồ và bảo đó là kính sapphire...
Chúng ta ít nhiều cũng đã nghe qua sapphire rồi. Nó là một loại đá quý thường hay được sử dụng làm trang sức và tất nhiên là những món đồ đó không hề rẻ. Còn đi sâu hơn thì sapphire là một trạng thái tinh thể của nhôm oxit có lẫn một số nguyên tố khác như sắt, chrome và titan, chính vì thế mà sapphire mới sở hữu một ánh xương dương rất đẹp. Tùy theo hàm lượng tạp chất mà màu của viên đá quý có thể sẽ thay đổi, thậm chí có cả hồng, đen và vàng nữa.
Quay trở lại vấn đề, chúng ta sẽ không bàn đến sapphire theo khía cạnh kim hoàn mà sẽ nói về ứng dụng thực tiễn. Sapphire từ lâu đã được các hãng sản xuất đồng hồ đeo tay áp dụng để chống trầy cho những sản phẩm của mình. Một số công ty sản xuất đồ quân dụng, nhất là xe chuyên dùng, cũng phủ sapphire lên kính hoặc các khu vực có cấu tạo từ thủy tinh. Vậy tại sao người ta hay làm như thế?
Có lẽ các bạn đều được nghe nói rằng kim cương là thứ cứng nhất với độ cứng là 10 trên thang đo Mohs. Biện pháp đo lường này này tính điểm từ 1 đến 10 cho các loại khoáng khác nhau, với điểm 1 là mềm nhất và 10 là cứng nhất. Và anh chàng sapphire của chúng ta (cũng như các loại đá khác thuộc họ khoán chất Corundum) được đánh giá 9 điểm, tức là sapphire cứng chỉ thua kim cương mà thôi.
Đem điều này vào thực tế, một màn hình có phủ sapphire sẽ giúp tăng khả năng chống trầy, chống vỡ lên rất cao so với một màn hình làm bằng thủy tinh cường lực thông thường. Tất nhiên là chúng ta chưa nói đến việc chống đạn hay chống tên lửa cho màn hình, nhưng ít ra khi làm rơi smartphone thì chúng ta cũng bớt thót tim rồi cầm máy lên xoa xoa. Việc bỏ chung điện thoại với nhiều chùm chìa khóa cũng không phải là vấn đề đáng lo ngại với đặc tính tuyệt vời của sapphire.
Sapphire có được dùng trước đây trên smartphone hay chưa?
Câu trả lời là có! Apple đã phủ một lớp kính sapphire lên trên cảm biến vân tay TouchID của iPhone 5s nhằm bảo vệ thành phần quan trọng này. Sapphire cũng xuất hiện ở camera của iPhone 5 và 5s. Tương tự, LG cũng dùng một lớp sapphire để chống trầy cho máy ảnh sau của chiếc LG G2. Tuy nhiên, tính đến thời điểm hiện tại vẫn chưa có công ty nào phủ sapphire lên cả màn hình của điện thoại cả (trừ một số ít điện thoại xa xỉ), nhất là trong thời buổi hiện nay khi màn hình của smartphone rất to, từ 5" đến 6".
Vậy còn Gorilla Glass thì sao?
Đây cũng là một loại kính cường lực dùng để bảo vệ cho màn hình của thiết bị di động. Gorilla Glass đã ra đến thế hệ thứ 3 và do công ty Corning chịu trách nhiệm nghiên cứu và sản xuất. Đây cũng là loại kính dùng cho màn hình của nhiều smartphone cao cấp hiện nay như HTC One, Samsung Galaxy S4, LG G2 và Nokia Lumia 1520. Asus và Acer thậm chí còn phủ kính này lên bề mặt dòng Ultrabook ZenBook và Aspire S7 của họ nữa. Corning hồi năm ngoái cho biết Gorilla Glass đã có mặt trong 1,5 tỉ thiết bị trên khắp thế giới, một con số không hề nhỏ.
Gorilla Glass còn có một lợi điểm cực kì lớn nằm ở khả năng sản xuất hàng loạt. Kính sapphire phải được sản xuất theo từng lô với công nghệ phức tạp, trong khi kính thủy tinh thì có thể được sản xuất liên tục nên có sản lượng cao hơn. Chi phí để làm ra sản phẩm của Corning cũng rẻ hơn so với sapphire: các nhà phân tích ước tính rằng một tấm Gorilla Glass có giá trung bình chỉ 3$, trong khi một tấm sapphire thì có giá đến 30$, gấp 10 lần. Đây cũng là nguyên nhân khiến nhiều công ty chưa tích hợp sapphire vào smartphone bởi như vậy giá bán sản phẩm sẽ bị đội lên.
Chính vì những nguyên nhân trên mà Corning mới đây phát biểu: "Chúng tôi thấy nhiều điểm hạn chế của sapphire so với Gorilla Glass. Nó đắt hơn 10 lần, nặng hơn 1,6 lần (trọng lượng 3,98g trên mỗi centimet khối so với con số 2,54g của Gorilla Glass). Nó không thân thiện với môi trường và tốn năng lượng gấp 100 lần để tạo ra kính sapphire. Nó cũng truyền ít ánh sáng hơn... có nghĩa là màn hình thiết bị sẽ tối đi hoặc thời lượng pin bị giảm (nhằm tăng độ sáng bù lại)... Trong khi đó, những bài thử nghiệm của chúng tôi cho thấy Gorilla Glass có thể chịu được áp lực gấp 2,5 lần so với sapphire".
Tuy nhiên, Matthew Hall, giám đốc trung tâm nghiên cứu công nghệ sứ hiện đại tại Đại học Alfred (Mỹ) lại cho rằng sapphire thì có tác dụng bảo vệ tốt hơn so với Gorilla Glass. "Kính được gia cố bằng biện pháp hóa học rất xuất sắc, nhưng sapphire thì vẫn tốt hơn khi xét về độ cứng, độ bền và độ rắn rỏi". Hall chia sẻ thêm rằng độ bền của sapphire tốt sẽ gấp khoảng 4 lần so với Gorilla Glass (3MPa-m0.5 so với MPa-m0.5,).
Vậy điện thoại của tôi sẽ đắt tiền hơn khi dùng kính sapphire?
Thường thì việc trang bị một công nghệ mới như thế này sẽ khiến giá thành sản phẩm bị đội lên khá nhiều so với bình thường, trừ khi nhà sản xuất tìm được cách nào đó cắt giảm chi phí sản xuất xuống một mức hợp lý. Apple có vẻ như đang làm điều đó bằng khoản đầu tư 578 triệu USD vào GT Advanced, một công ty chuyên sản xuất, gia công sapphire và có công nghệ để mang loại kính này lên thiết bị di động cho mục đích bảo vệ màn hình. Thoả thuận này có nhắc đến một "cơ sở của Apple ở Arizona", và CEO Tim Cook xác nhận rằng nhà máy này sẽ phục vụ cho việc sản xuất sapphire.
Cần nói thêm rằng GT Advanced đã tìm ra được một phương thức sản xuất các tấm sapphire mỏng hơn sợi tóc người và hoàn toàn có thể được gắn lên bên trên màn hình điện thoại. Hãng thậm chí đã chế tạo thành công một số nguyên mẫu dành cho điện thoại Galaxy cũng như iPhone, và theo những gì GT Advanced từng công bố thì sản phẩm của họ bền hơn Gorilla Glass đến 2,5 lần (hơi mâu thuẫn với phát ngôn của Corning, chúng ta phải đợi có sản phẩm và kiểm tra thực tế thì mới biết chắc được).
Và điểm đáng quan tâm nhất đó là phương thức của GT Advanced giúp cắt giảm mạnh chi phí sản xuất: công ty từng phát biểu rằng cách đây gần một năm, chi phí để làm ra một tấm kính cho smartphone là 30$, hiện nay chỉ còn 15$. Trong 12 đến 18 tháng tới khi quy trình chế biến được nâng cấp, giá có thể giảm còn 10$. Tất nhiên là kính sapphire sẽ không thể rẻ như mức 3$/tấm của Gorilla Glass nhưng GT vẫn hi vọng chi phí sẽ giảm xuống gần bằng như thế.
Quy trình sản xuất của GT Advanced có thể được mô tả như sau: một "hạt" sapphire, có kích thước khoảng một chiếc đĩa tròn nhỏ, sẽ đặt vào đáy của một thùng làm bằng Mô-líp-đen loại dùng một lần. Tổ hợp này được gọi là một "crucible". Sau đó, người ta sẽ đổ đầy crucible với một hỗn hợp gồm có corundum (một dạng tinh thể Al2O3) và "crackle" (lượng sapphire còn thừa từ những đợt sản xuất trước). Kế tiếp, crucible sẽ được đặt vào trong lò nung và cả cụm sẽ nằm bên trên một "finger" - một tấm nền làm bằng heli hóa lỏng để giữ cho hỗn hợp vật liệu không bị nóng chảy quá sớm.
Một hệ thống lò nung - buồng đốt mới của GT Advanced
Nhả sản xuất sau đó sẽ hút hết không khí khỏi lò rồi nâng nhiệt độ lên 2100 độ C để mọi thứ trộn lẫn với nhau. Trong 16 và 17 ngày kế tiếp, hỗn hợp vật liệu sẽ được làm nguội nhiều lần và sapphire sẽ dần kết tinh lên bề mặt hỗn hợp. Kết quả là một khối trụ "sapphire công nghiệp" nặng 115kg sẽ ra đời.
Tuy nhiên, nếu chỉ dừng ở đây thì chúng ta chưa có được những tấm kính thành phẩm. GT Advanced phải cắt nó ra cho phù hợp với ứng dụng thực tiễn. Một khi đã có được khối sapphire vừa đủ dùng, hãng sẽ tiếp tục làm sạch, làm bóng, cắt, giũa, bo góc,… thì mới ra được sản phẩm cuối cùng.
Mới đây GT Advanced cũng đang hợp tác với công ty Intego để phát triển "một chuỗi các công cụ kiểm tra sapphire tự động", hứa hẹn sẽ "tăng sản lượng vật liệu sapphire cao cấp từ mỗi khối thô, đồng thời đảm bảo rằng chỉ có những vật liệu cao cấp mới được đưa vào dây chuyền cung ứng". Những cỗ máy tự động này được thiết kế đặc biệt để kiểm duyệt những linh kiện lớn ở cấp độ màn hình, không phải các mảnh sapphire nhỏ dùng trong nút Home hay mặt kính camera của iPhone.
Kết
Như đã nói ở trên, sapphire sẽ làm giảm độ sáng màn hình nên có thể khiến trải nghiệm của người dùng với smartphone bị giảm đi đáng kể. Trong thời buổi ngày nay khi mà người dùng dí mắt vào điện thoại trong một thời gian rất dài thì đây là một điểm "cải lùi" không mong muốn. Hi vọng rằng các hãng sẽ tìm được cách khắc phục điều này trước khi đem sapphire lên những chiếc điện thoại của mình, ví dụ như sử dụng tấm kính mỏng hơn hay dùng đèn nền sáng hơn chẳng hạn. Chúng ta hãy chờ xem sao.
