دليل تصميم زجاج تغطية شاشات اللمس الصناعية

زجاج غطاء الشاشة اللمسية الصناعي هو أكثر من مجرد لوح واقي شفاف. فهو يحدد المظهر الأمامي للمنتج ويحمي مستشعر اللمس الموجود تحته. ويجب تحديد المواد المستخدمة وسماكته وشكله وجودة حوافه والطباعة والمعالجة السطحية قبل البدء في الإنتاج.

يجب أن يجيب الرسم الجيد لزجاج الغطاء بوضوح على ستة أسئلة:

• ما هو نوع الزجاج وعملية التقوية المطلوبة؟
• ما هو السماكة المطلوبة للزجاج؟
• ما هي أبعاد المحيط والزوايا والفتحات؟
• كيف ينبغي تشطيب الحواف؟
• ما الذي يجب طباعته على السطح الخلفي؟
• هل يحتاج السطح إلى معالجة AG أم AR أم AF؟

يجب الاتفاق على النقاط التالية قبل الإذن بإصدار الرسم لأغراض أخذ العينات.

1. اختر مادة الزجاج

نقطتا الانطلاق الشائعتان في صناعة زجاج تغطية الشاشات اللمسية الصناعية هما زجاج الصودا والجير وزجاج الألومينوسيليكات.

المواد الزجاجية	الاستخدام العملي
زجاج الصودا والجير	خيار متوفر على نطاق واسع واقتصادي للزجاج الواقي الصناعي العام
زجاج الألومينوسيليكات	غالبًا ما يتم اختيارها للتصاميم الأقل سمكًا التي تتطلب قوة عالية وأبعادًا دقيقة

لا يضمن اسم المادة بحد ذاته الأداء. فالقوة النهائية تعتمد أيضًا على سماكة الزجاج، وطريقة تقويته، وحالة الحواف، والفتحات، وجودة المعالجة.

إذا كان المشروع يتطلب علامة تجارية معينة للزجاج أو درجة معينة من المواد، فيجب ذكر ذلك في المخطط. وإلا، فحدد المواصفات المطلوبة ودع المورد يقترح بديلاً متاحًا للموافقة عليه.

2. حدد طريقة التعزيز

عادةً ما يتم تقوية الزجاج الصناعي بعد قصه وحفره وتشطيب حوافه.

زجاج مقسّى حرارياً

يُستخدم التصلب الحراري عادةً للزجاج الواقي السميك نسبيًّا أو الكبير الحجم. وهو يوفر مقاومة جيدة للانحناء والصدمات والإجهاد الحراري. وعندما ينكسر الزجاج المقسَّى بشكل كامل وبطريقة صحيحة، فإنه عادةً ما يتفتت إلى شظايا صغيرة بدلاً من قطع كبيرة حادة.

وتشمل قيوده الحد الأدنى للسماكة العملية، واحتمال حدوث تموجات بصرية، وقيود أكثر صرامة حول الثقوب وهندسة الحواف. وتختلف هذه القيود باختلاف المعالج.

الزجاج المقوى كيميائيًا

يُستخدم التقوية الكيميائية عادةً في الزجاج الواقي الرقيق الذي يتطلب مستوى جيدًا من الاستواء ودقة الأبعاد وقوة السطح. وهي مناسبة للعديد من واجهات المستخدم الصناعية المدمجة ولوحات اللمس.

ومع ذلك، فإن الزجاج المقوى كيميائيًا لا يتسم تلقائيًّا بنفس خصائص الكسر التي يتميز بها الزجاج الآمن المقسّى حراريًّا. فالخامة، والضغط السطحي، وعمق الطبقة، وهندسة الشكل النهائي للقطعة، كلها عوامل مؤثرة.

لا يمكن القول إن أيًا من العمليتين أفضل بشكل عام. للاطلاع على مقارنة تفصيلية، انظر الزجاج المقسى حرارياً مقابل الزجاج المقوى كيميائياً.

يجب إتمام جميع عمليات التصنيع قبل عملية التقوية. فقد يؤدي القطع أو الطحن بعد ذلك إلى إتلاف الطبقة المقواة وتقليل متانة الحواف.

3. اختيار سماكة زجاج عملية

يُعد سمك زجاج الشاشة توازنًا بين الحماية والوزن والتكلفة وأداء اللمس.

السماكة المعتادة	نقطة انطلاق مشتركة
1.1–1.8 ملم	واجهات تحكم داخلية رفيعة ولوحات لمس مدمجة
2–3 ملم	واجهات المستخدم الصناعية العامة، وأنظمة التحكم في المعدات، ومحطات الخدمة الذاتية
4–6 ملم	المعدات العامة أو المشاريع التي تتطلب مقاومة أعلى للصدمات

هذه النطاقات هي مراجع تصميمية، وليست قواعد ثابتة.

لا يعني سمك الزجاج بالضرورة أنه أكثر متانة في المنتج النهائي. فاللوحة السميكة التي تحتوي على حواف متكسرة أو زوايا داخلية حادة أو دعم ضعيف قد تتلف قبل اللوحة الأرق التي تمت معالجتها بشكل صحيح.

بالنسبة لشاشات اللمس من نوع PCAP، تؤدي زيادة سماكة الزجاج الواقي إلى تقليل هامش إشارة اللمس. ويمكن أن يعمل الزجاج السميك مع ذلك، لكن يجب التأكد من توافقه مع مستشعر اللمس ووحدة التحكم المختارين. وينبغي مراعاة متطلبات الاستخدام بالقفازات واللمس الرطب أثناء تقييم العينات.

يُستخدم الزجاج المقوى بسمك ستة ملم بشكل شائع في المشاريع التي تستهدف معيار IK10، لكن سمك الزجاج وحده لا يحدد تصنيف IK. يجب التحقق من أداء IK على الهيكل المحدد. انظر دليل اختبار شاشة اللمس IK10 على هذا التكريم.

4. تحديد المخطط العام والزوايا والفتحات

لا يجب أن يكون الزجاج الصناعي المغطّي مجرد مستطيل عادي. بل يمكن تصميمه بحيث يتضمن:

• طول وعرض حسب الطلب
• زوايا خارجية مستديرة
• فتحات للكاميرات أو أجهزة الاستشعار أو المؤشرات
• فتحات للأزرار أو مكبرات الصوت
• فتحات للكابلات أو لتوفير مساحة ميكانيكية
• الملامح الخارجية غير المنتظمة

تؤثر كل خاصية على تكلفة التصنيع والعائد والقوة.

الزوايا

تُعد الزوايا الخارجية المستديرة أسهل في التعامل معها وأقل عرضة للتلف مقارنة بالزوايا الحادة. كما ينبغي أن تُصمم الزوايا الداخلية في الفتحات والفتحات المقطوعة بنصف قطر عملي. فالزاوية الداخلية الحادة تؤدي إلى تركيز الضغط وتزيد من خطر حدوث تشققات.

الثقوب والفتحات

يجب أن يحدد الرسم ما يلي:

• حجم الفتحة أو القصّة
• أبعاد المركز أو أبعاد نقطة الإحداثيات
• نصف قطر الزاوية
• التفاوت المسماري
• المسافة من أقرب حافة زجاجية

لا تضع ثقبًا قريبًا جدًّا من حافة أو فتحة أخرى. تعتمد المسافة الآمنة الدنيا على سماكة الزجاج، والمادة، وطريقة التقوية، وقدرة المعالج، لذا يجب مراجعتها قبل الموافقة على التصميم.

تفاوتات الشكل

تجنب استخدام تفاوتات أكثر دقة مما يتطلبه المنتج فعليًّا. فالدقة غير الضرورية تزيد من صعوبة المعالجة وتكلفتها دون أن تؤدي إلى تحسين الأداء الوظيفي. ولا تستخدم التفاوتات الحرجة إلا في الميزات التي يجب أن تتوافق مع مكون آخر.

5. تحديد تشطيب الحواف

تعد الحافة من أكثر أجزاء المكون الزجاجي عرضة للتلف. فقد تتحول الشقوق الصغيرة أو الأضرار الناتجة عن المعالجة الميكانيكية إلى نقاط بداية للتشقق أثناء التجميع أو النقل أو الاستخدام.

تشمل خيارات الحواف الشائعة ما يلي:

• حافة الأرضية
• حافة مصقولة
• حافة مشطوفة
• تشطيب مستدير أو بحافة على شكل حرف C

يعتمد التشطيب الصحيح على ما إذا كانت الحافة ستكون مخفية أم مكشوفة أم سيتم التعامل معها أثناء التجميع. وعادةً ما تتطلب الحواف المكشوفة تشطيبًا بصريًّا أفضل، في حين أن الحواف المخفية لا تزال بحاجة إلى أن تكون ناعمة وخالية من أي شقوق غير مقبولة.

يجب أن يحدد الرسم طريقة معالجة الحواف المطلوبة بدلاً من استخدام ملاحظة عامة مثل “حافة آمنة”. وإذا كان المظهر مهمًا، فيجب تحديد الأسطح المرئية والاتفاق على عينة معتمدة.

6. تصميم الإطار الأسود والطباعة

عادةً ما تُطبع الحافة السوداء والشعار والأيقونات الوظيفية على السطح الخلفي للزجاج الواقي. وتُحمي الطباعة الخلفية الحبر من التلامس المباشر وعمليات التنظيف والتآكل أثناء الاستخدام العادي.

يجب أن يحدد العمل الفني ما يلي:

• نافذة رؤية شفافة
• أبعاد القناع الأسود
• موضع الشعار وحجمه
• أزرار أو رموز مطبوعة
• نوافذ مؤشرات شفافة
• لون الطباعة
• الجانب المخصص للطباعة
• تفاوت التسجيل
• متطلبات متانة الحبر

حدود سوداء

يخفي القناع الأسود حافة مستشعر اللمس والمادة اللاصقة والهياكل الأخرى الموجودة خلف الزجاج. ويجب أن يكون عريضًا بما يكفي للسماح بالتباينات الطبيعية في عملية التجميع دون الكشف عن حافة غير مستوية.

وفي الوقت نفسه، يجب ألا تغطي الفتحة المطبوعة المساحة المرئية المطلوبة. ولذلك، ينبغي التحقق من أبعاد الفتحة بمقارنتها بالرسم الفعلي للمنتج، وليس تقديرها استنادًا إلى الحجم الاسمي للشاشة.

اللون والشفافية

“لا يُعد لون ”الأسود» مواصفة طباعة كاملة عندما يكون اتساق الألوان أمرًا مهمًا. حدد مرجعًا لونيًّا معتمدًا، مثل Pantone أو RAL أو عينة مادية. أما بالنسبة للألوان الأخرى، فحدد كلًّا من اللون المستهدف والفرق المسموح به.

كما يجب أن يتمتع الحبر بدرجة كفاية من التعتيم لإخفاء الأجزاء الموجودة خلفه. فقد تكشف الإضاءة الخلفية عن ثقوب صغيرة أو تغطية غير متساوية لا يمكن رؤيتها في ظل الإضاءة العادية للغرفة، لذا قد يكون من الضروري إجراء فحص تحت الإضاءة.

الطباعة الخارجية

بالنسبة للاستخدامات الخارجية، يجب تحديد الحبر القادر على تحمل التعرض المتوقع للأشعة فوق البنفسجية ودرجات الحرارة والرطوبة. فقد يتلاشى لون الحبر الزخرفي القياسي أو يتغير لونه أو يفقد قوة التصاقه بمرور الوقت. ويجب التأكد من ملاءمة الحبر للاستخدام الخارجي من خلال بيانات المواد أو الاختبارات المتفق عليها، وليس بناءً على المظهر فقط.

تجنب استخدام الحبر الموصّل أو المعدني بالقرب من منطقة اللمس ما لم يتم التحقق من تأثيره على الاستشعار السعوي.

7. اختر معالجة السطح

يجب أن تهدف المعالجة السطحية إلى حل مشكلة محددة. ولا ينبغي إضافتها لمجرد أنها مذكورة في مواصفات منتج آخر.

العلاج	الوظيفة الرئيسية	الاعتبار الرئيسي
أ.ج	يعمل على تشتيت الانعكاسات الشفافة ويقلل من الوهج الشبيه بالمرآة	يضيف ضبابية وقد يقلل من الوضوح المرئي
AR	يقلل من انعكاس الضوء على السطح مع الحفاظ على الوضوح	يتطلب مراقبة جودة الطلاء، والمناولة، والتنظيف
أ.ف	يقلل من ظهور بصمات الأصابع ويُحسّن سهولة التنظيف	لا يوفر مقاومة للصدمات ولا يجعل الزجاج مقاومًا للخدش

يمكن في بعض الأحيان الجمع بين طبقات AG وAR وAF، لكن يجب اعتماد المظهر البصري النهائي والمتانة بناءً على عينة حقيقية. ولا يتطلب الاستخدام في الأماكن الخارجية تضمين طبقة AG تلقائيًّا؛ فالاختيار يعتمد على الإضاءة الفعلية ومتطلبات الوضوح وظروف التنظيف.

للاطلاع على مقارنة أكثر تفصيلاً، انظر زجاج AG مقابل AR مقابل AF لشاشات اللمس الصناعية.

يجب أن يوضح الرسم أي سطح يخضع لكل معالجة. وهذا أمر مهم بشكل خاص عندما تخضع السطوح الأمامية والخلفية لعمليات مختلفة.

8. إعداد رسم كامل للزجاج الواقي

يجب أن يتضمن الرسم الجاهز للإنتاج المعلومات التالية:

عنصر الرسم	المعلومات المطلوبة
المواد الزجاجية	نوع المادة أو ما يعادلها من المواد المعتمدة
التعزيز	التقسية الحرارية أو التقوية الكيميائية
السُمك	السماكة الاسمية والتفاوت المسموح به
الحجم الإجمالي	الطول والعرض والتفاوت المسموح به في الأبعاد
الزوايا	نصف القطر الخارجي ونصف القطر الداخلي
الوظائف الشاغرة	الثقوب، والشقوق، والفتحات ومواقعها
تشطيب الحواف	مصقول، أو مشطوف، أو بأي تشطيب محدد آخر
الطباعة	الرسم، اللون، التعتيم، الجانب والتفاوت المسموح به
معالجة السطح	AG، AR، AF والجانب المعالج
معايير المظهر	الخدوش والكسور والثقوب الصغيرة وعيوب الطباعة المسموح بها
المتطلبات البيئية	الأشعة فوق البنفسجية، ودرجة الحرارة، والرطوبة، أو التعرض للمواد الكيميائية، حسب الاقتضاء

استخدم نظام إحداثيات واحد واضح لجميع الأبعاد المهمة. قم بتوفير ملفات رسومية متجهة للشعارات والرسومات المطبوعة كلما أمكن ذلك. في حالة وجود تعارض بين الرسم والملفات الرسومية، يجب ألا يبدأ الإنتاج حتى يتم حل هذا التعارض.

9. الموافقة على العينة قبل الإنتاج الضخم

يجب فحص العينة الأولى باعتبارها مكونًا زجاجيًّا، وليس الاكتفاء بتصويرها من الأمام فقط.

تأكيد:

• الأبعاد الكلية والسماكة
• مواقع الثقوب والفتحات
• نصف قطر الزوايا وجودة الحواف
• محاذاة النوافذ المطبوعة
• اللون، والعتامة، والثقوب الدقيقة
• مظهر المعالجة السطحية
• الخدوش، والكسور، والعيوب الشكلية الأخرى
• مزود بمستشعر اللمس المقصود
• استجابة اللمس عبر سماكة الزجاج النهائية

احتفظ بالرسم المعتمد، والتصميم الفني، والعينة الذهبية الفعلية معًا. فهذه المراجع الثلاثة تساعد في تجنب النزاعات المتعلقة باللون، أو مظهر الحواف، أو العيوب الشكلية المقبولة أثناء إعادة الإنتاج.

التوصية النهائية

لا تكتفِ بوصف الزجاج الواقي للشاشة اللمسية الصناعية بعبارة “زجاج مقسّى بسمك 3 مم مع طباعة سوداء” فقط. فهذا يترك الكثير من التفاصيل المهمة مفتوحة للتأويل.

يجب أن تحدد المواصفات القابلة للتطبيق نوع مادة الزجاج، وعملية تقويته، وسماكته، وشكله العام، وزواياه، وفتحه، وتشطيب حوافه، والطباعة عليه، والمعالجة السطحية، والتفاوتات المسموح بها، ومعايير المظهر. كما يجب التحقق من السماكة النهائية وأي طباعة موصلة مع تصميم شاشة اللمس PCAP قبل الموافقة عليه.

إذا كنت تعمل على تطوير شاشة لمس صناعية مخصصة، فيمكن لشركة «إيجل تاتش» مراجعة مخطط الزجاج الواقي ومطابقته مع مستشعر اللمس المطلوب. تعرف على المزيد حول شاشات اللمس الصناعية المخصصة.

الأسئلة الشائعة

ما هو السُمك الأكثر شيوعًا للزجاج الواقي في شاشات اللمس الصناعية؟

يُعد نطاق السماكة الذي يتراوح بين 2 و3 ملم نطاقًا شائعًا للتطبيقات الصناعية العامة، لكن السماكة الصحيحة تعتمد على الحجم، ومستوى الحماية المطلوب، والتقوية، وأداء اللمس، والتكلفة.

هل الزجاج المقوى كيميائيًا أفضل من الزجاج المقوى حراريًّا؟

ليس في جميع الحالات. غالبًا ما يكون التقوية الكيميائية مناسبة للزجاج الرقيق والدقيق. أما التقسية الحرارية فتُستخدم عادةً للزجاج الواقي الأكثر سمكًا أو الأكبر حجمًا. ويعتمد الاختيار الصحيح على القطعة المطلوبة وسلوك الزجاج عند الكسر.

هل يمكن حفر ثقوب في الزجاج بعد تقويته؟

يجب إتمامها قبل عملية التقوية. فقد يؤدي الحفر أو الصقل بعد العملية إلى إتلاف الطبقة المقواة، مما قد يتسبب في كسر الزجاج.

هل يجعل طلاء AF الزجاج الواقي مقاومًا للخدش؟

لا. تعمل طبقة AF على تحسين مقاومة البصمات وسهولة التنظيف. وهي لا تحل محل متطلبات تقوية الزجاج المناسبة، أو صلابة السطح، أو مقاومة التآكل.