夏 寧，楊金發(fā)，2，張少波，彭 程，3

(1.凱盛科技股份有限公司，蚌埠 233000；2.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，合肥 230026；3.中建材蚌埠玻璃工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，蚌埠 233010)

2020年2月發(fā)布的三星Galaxy Z Flip，擁有獨(dú)特的大小雙屏幕，搭載三星超薄柔性玻璃UTG的顯示屏，屏幕更薄，同時(shí)也更加耐用，官方稱多次反復(fù)折疊依舊使用如初，開(kāi)啟了柔性玻璃在折疊手機(jī)的應(yīng)用。隨后三星發(fā)布第二代折疊手機(jī)三星Galaxy Z Fold2 和第3代可折疊智能手機(jī)Galaxy Z Flip 3、Galaxy Z Fold 3均采用折疊蓋板玻璃。

2021年7月?lián)n國(guó)媒體報(bào)道，當(dāng)?shù)刂姘鍙S商三星顯示正在為其他廠商開(kāi)發(fā)可折疊 OLED 面板含柔性玻璃蓋板組件，并且將會(huì)向小米、OPPO、谷歌等廠商供貨，其量產(chǎn)機(jī)型均會(huì)在年內(nèi)正式亮相。三星在折疊手機(jī)柔性玻璃蓋板成功應(yīng)用說(shuō)明柔性玻璃蓋板技術(shù)成熟，性能優(yōu)越。

1 柔性玻璃的生產(chǎn)工藝

1.1 一次成形法

根據(jù)市場(chǎng)的信息了解，能產(chǎn)一次成型柔性玻璃的廠家有：肖特公司采用狹縫下拉生產(chǎn)厚度0.03～0.1 mm的柔性玻璃產(chǎn)品AS87。日本電氣硝子利用名為“溢流 (Overflow)法”的技術(shù)制造出了厚度為30 μm的均勻超薄玻璃板產(chǎn)品G-Leaf。目前國(guó)內(nèi)一次成型的技術(shù)還是在研發(fā)階段，暫無(wú)量產(chǎn)出產(chǎn)品。

1)溢流下拉法 溢流下拉法是由美國(guó)康寧公司1967年發(fā)明，是目前電子信息顯示玻璃主要的生產(chǎn)方法，溢流下拉法(圖1)是將熔融玻璃液經(jīng)過(guò)攪拌、澄清后通過(guò)鉑金通道流入溢流槽，溢滿后玻璃液從槽兩邊溢流，沿著錐形部分均勻地向下流動(dòng)，在錐形下部融合在一起，并下拉形成玻璃。溢流下拉法利用玻璃自身重力進(jìn)行拉薄，在整個(gè)成形和退火過(guò)程中不與外界固液界面接觸，制成的玻璃板表面純凈無(wú)暇且光滑，無(wú)須再研磨拋光。該生產(chǎn)方法的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)的玻璃厚度薄，玻璃兩面可采用對(duì)輥控制，可同時(shí)進(jìn)行兩面加熱和冷卻，非常適合卷繞。這種工藝存在不足：一是制造柔性玻璃基板，需要平衡性良好的調(diào)整下拉熔融玻璃的張力和保持熔融玻璃的橫向張力；二是溢流口處整個(gè)板寬方向玻璃液溢出量要一致等。三是產(chǎn)量小，板寬受溢流槽尺寸限制，通常不足浮法玻璃板寬的一半。

2011年，日本電氣硝子申請(qǐng)了一項(xiàng)發(fā)明專利，主要介紹了采用溢流下拉法生產(chǎn)100 μm 以下的玻璃基板制造方法，該專利提到將玻璃的平均冷卻速度調(diào)節(jié)到300 ℃/min 以上，達(dá)到減薄的目的。2012年，康寧公司申請(qǐng)了溢流下拉法生產(chǎn)柔性玻璃的專利，其中介紹了柔性玻璃的成形方法、玻璃帶傳動(dòng)方式及切割方式。

2)狹縫下拉法 20世紀(jì)末，德國(guó)肖特公司開(kāi)發(fā)出狹縫下拉技術(shù)，并用此技術(shù)生產(chǎn)各種類型性能優(yōu)異的特種玻璃。目前肖特公司主要采用該工藝生產(chǎn)厚度0.03～0.1 mm的柔性玻璃產(chǎn)品。狹縫下拉法(圖2)是將熔融玻璃液導(dǎo)入鉑合金所制成的槽中，玻璃液從鉑金漏板狹縫中流出，后經(jīng)拉邊機(jī)、牽引輥等機(jī)構(gòu)拉引成超薄玻璃。

該方法優(yōu)點(diǎn)是投資小，占地少，建設(shè)周期短。利用該法生產(chǎn)時(shí)，柔性玻璃表面的平整度容易受到狹縫的形狀、材質(zhì)的影響，其不足之處一是由于長(zhǎng)時(shí)間承受較高的應(yīng)力，鉑金漏板容易變形，導(dǎo)致狹縫的寬度不一致，流經(jīng)狹縫的玻璃液會(huì)產(chǎn)生厚度不均勻等缺陷，玻璃表面需要二次拋光，才能保證電子信息顯示基板的要求。二是下拉時(shí)玻璃的粘度變化范圍大，從低粘性區(qū)域到接近固體區(qū)域，不易控制玻璃基板的變形過(guò)程。

2004年，肖特公司申請(qǐng)了一項(xiàng)利用狹縫下拉法生產(chǎn)超薄玻璃板的專利。該專利中提到了分流器、狹縫噴嘴、鉑金通道，導(dǎo)流器等裝置。玻璃液從導(dǎo)流器兩側(cè)狹縫流出，由于導(dǎo)流器的作用，流出狹縫的玻璃液進(jìn)行了拋光，大大提高了玻璃板的表面質(zhì)量。

1.2 二次成形制備方法

二次成型方法有減薄法和二次拉引法。兩種方法中目前具有量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的是減薄法，三星使用的柔性玻璃有一部分是采用減薄法制造出來(lái)的產(chǎn)品，三星Galaxy Z Flip導(dǎo)入康寧柔性玻璃也使用減薄法制造出來(lái)的產(chǎn)品。

化學(xué)減薄法采用不同的酸液對(duì)玻璃表面進(jìn)行刻蝕以減薄玻璃厚度，達(dá)到柔性的目的。該方法優(yōu)點(diǎn)是對(duì)小批量玻璃生產(chǎn)技術(shù)難度小，厚度靈活性高，小批量玻璃生產(chǎn)成本低；能適應(yīng)客戶的各種厚度和不同尺寸要求。

缺點(diǎn)是產(chǎn)品外觀良率比一次成型要差，蝕刻本身是一個(gè)不良放大的過(guò)程；大規(guī)模生產(chǎn)產(chǎn)品一致性較差，對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)管理要求較高。根據(jù)柔性玻璃減薄工藝的不同，主要有2種方法：浸泡式減薄法(圖3)和頂噴式減薄法(圖4)。

浸泡式減薄法就是將玻璃基板完全浸沒(méi)在HF或HF混酸等蝕刻液中進(jìn)行相關(guān)設(shè)備和工藝的控制，利用基本HF化學(xué)腐蝕原理來(lái)實(shí)現(xiàn)玻璃基板均勻薄化。

浸泡式減薄法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，投資小。其缺點(diǎn)單批產(chǎn)品投入量少，生產(chǎn)批次多產(chǎn)品質(zhì)量一致性較差，無(wú)法進(jìn)行大片減薄生產(chǎn)，其厚度均勻性難以保證。

頂噴式減薄法就是設(shè)備采用頂部噴灑方式進(jìn)行蝕刻減薄面板/玻璃基板。被蝕刻的玻璃基板等產(chǎn)品通過(guò)特定的匣具垂直固定，通過(guò)專用噴頭等噴淋裝置，以近似于霧狀的噴淋方式，將蝕刻藥液均勻的噴灑在蝕刻產(chǎn)品表面，并且在蝕刻產(chǎn)品的表面形成瀑布狀蝕刻流。同時(shí)通過(guò)形成的瀑布蝕刻流沖刷帶走蝕刻后的反應(yīng)物，避免反應(yīng)物在蝕刻產(chǎn)品表面的沉積和粘附，有效提高蝕刻減薄效率和減薄產(chǎn)品的良率。

頂噴式減薄法的優(yōu)點(diǎn)是蝕刻產(chǎn)品尺寸大，單次蝕刻產(chǎn)品量大，產(chǎn)品厚度均勻性好和外觀質(zhì)量好，蝕刻大規(guī)模生產(chǎn)。缺點(diǎn)是柔性玻璃厚度均勻要求高，設(shè)備的噴淋一致性要求更高，設(shè)備管理難度大。

2 柔性玻璃的加工工藝

2.1 多層加工法

多層加工法是將玻璃通過(guò)多層堆疊后進(jìn)行玻璃打磨處理的工藝方法。目前主流柔性玻璃加工廠商使用該方法，如三星使用的柔性玻璃是使用該方法加工處理的。

2.2 激光切割加工法

激光切割加工法是通過(guò)激光對(duì)柔性玻璃進(jìn)行切割加工后再進(jìn)行柔性玻璃強(qiáng)化和邊緣處理的加工方法。三星一直在研究該工藝方案，但目前發(fā)布的產(chǎn)品還未使用工藝方法。可能該工藝方法存在性能、穩(wěn)定性或者可靠性等因素影響導(dǎo)致無(wú)法投入量產(chǎn)，待進(jìn)一步了解。

2.3 蝕刻切斷法

蝕刻切斷法通過(guò)對(duì)柔性玻璃表面進(jìn)行抗酸處理，預(yù)留出切割線，對(duì)柔性玻璃預(yù)留線進(jìn)行雙面蝕刻切斷。蝕刻切割后的柔性玻璃進(jìn)行脫膜處理得到柔性玻璃再進(jìn)行鋼化處理最后做成產(chǎn)品。該工藝方法目前只有少數(shù)廠家進(jìn)行測(cè)試研究。

通過(guò)對(duì)三種工藝方法進(jìn)行分析對(duì)比，目前成熟度最高的是多層加工法，從成本方面考量激光工藝是最有優(yōu)勢(shì)的。

3 柔性玻璃供應(yīng)商的發(fā)展情況

柔性玻璃原片主流廠商有肖特的AS87,日本電氣硝子(NEG)G-Leaf，康寧CorningRWillowRGlass，中建材高鋁玻璃等。柔性玻璃減薄廠商頂噴式減薄法有韓國(guó)Econy、凱盛科技、長(zhǎng)信、惠晶等，浸泡式減薄法的有凱茂，伯恩等。柔性玻璃加工廠商有三星的Dowoo、凱盛科技、凱茂、賽德、蘇釧、恩利克、長(zhǎng)信、拓米等。

三星主要采用肖特的AS87玻璃，同時(shí)導(dǎo)入康寧的柔性玻璃。這個(gè)風(fēng)向標(biāo)也推動(dòng)了國(guó)內(nèi)多家UTG加工廠在研發(fā)測(cè)試階段使用肖特AS87玻璃和康寧的玻璃。

凱盛科技自己生產(chǎn)的高鋁玻璃利用自身的頂噴式減薄技術(shù)和后加工技術(shù)，目前已建成一期量產(chǎn)生產(chǎn)線，二期項(xiàng)目正在建設(shè)，已經(jīng)具備了量產(chǎn)能力。

國(guó)內(nèi)柔性玻璃加工投資的公司和投資規(guī)模都很大，但目前由于國(guó)內(nèi)終端還沒(méi)有使用柔性玻璃的產(chǎn)品，目前還沒(méi)有大規(guī)模出貨的經(jīng)驗(yàn)。

4 柔性玻璃的發(fā)展趨勢(shì)

折疊手機(jī)一定是手機(jī)發(fā)展的趨勢(shì)，三星的Galaxy Z Flip1 11 999元到Galaxy Z Flip3 5G 7 999元經(jīng)歷了三代產(chǎn)品，價(jià)格已經(jīng)接近直板高端機(jī)的價(jià)格。柔性玻璃的發(fā)展必然會(huì)是從高價(jià)應(yīng)用于高端機(jī)型，然后向中端機(jī)型，再到低端機(jī)型發(fā)展。那柔性玻璃的生產(chǎn)技術(shù)路線一定向產(chǎn)量大和成本低的路線發(fā)展。

筆者認(rèn)為，柔性玻璃蓋板未來(lái)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)發(fā)展方向主要有以下幾個(gè)方面：1)一次成型將會(huì)是柔性玻璃發(fā)展的主流路線，減薄法的靈活性厚度可隨意定制化有一定生產(chǎn)存空間。2)減薄法工藝選擇方面頂噴式大片減薄工藝量產(chǎn)適應(yīng)性優(yōu)于浸泡式小片減薄工藝。3)三種加工路線在產(chǎn)品性能和穩(wěn)定性能達(dá)到使用要求的前提下，激光切割加工法的成本最低，未來(lái)發(fā)展方向可能激光更有優(yōu)勢(shì)。