三种UTG玻璃一次成形方法介绍
柔性盖板是折叠屏屏幕的关键组件,它需要兼具透明度、可折叠性、硬度和防刮能力、光滑平整且轻薄,以及良好的可恢复性,要实现这几项性能的完美均衡是行业面临的重大挑战。目前折叠屏柔性盖板常用的两种材料是透明聚酰亚胺(CPI)和超薄柔性玻璃(UTG),它们各具优缺点。

表:折叠盖板材料CPI与UTG的比较

三种UTG玻璃一次成形方法介绍


从上表可以看出,相比CPI材料,UTG透光性更好,硬度高、耐刮,不易起折痕,触感好,可以带给消费者更好的使用体验。近年来随着技术工艺持续推进、良率提升及成本下降,UTG已替代CPI成为折叠屏手机盖板材料主流发展方向。

从今年发布的折叠屏新机来看,UTG覆盖了三星、小米、vivo、摩托罗拉、谷歌、传音等主流终端的全部机型。而华为最新发布的全球首款量产三折叠手机HUAWEI Mate XT 非凡大师也搭载了322cm² 业⁠界最大UTG玻璃,大幅提升屏幕抗冲击能力。

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△ HUAWEI Mate XT 非凡大师

折叠屏手机市场持续高速增长,以及终端对于UTG的采用倾向,为UTG玻璃打开更为广阔的市场。据Omdia 预测,UTG 出货量将在 2024 年增长至 2460 万片,同比增长 36.9%,2025 年将达到 3370 万片,同比增长 36.7%。预计未来几年这种增长态势还将继续。

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△ UTG玻璃市场增长,图源Omdia

目前UTG超薄柔性玻璃的加工方法,可分为一次成形法和二次成形法。其中,一次成形是指从窑炉里直接拉引30-70μm的柔性玻璃原片,可直接进行后段切割、强化、镀膜等精加工;二次成型法主要是指化学减薄法,通过对较厚的玻璃原片进行刻蚀减薄后,再进行后续的精加工。

与工序更加复杂、良率更低的二次成形法相比,一次成形法减少了化学减薄的环节,可以大幅提升整体良率,降低制造成本,虽然技术难度大,利润率也更高。目前一次成型法原片生产技术,主要掌握在肖特、康宁、NEG等国外厂商手中,国内凯盛科技、东旭集团等企业也在积极布局,目前东旭集团旗下的一次成型超薄柔性电子玻璃(UTG)生产线已正式投产,凯盛科技的一次成型试验线正在安装设备中。

下面我们来看一下,柔性玻璃的一次成形方法有:

1. 溢流下拉法


溢流下拉法由美国康宁公司1967 年发明,是目前电子信息显示玻璃主要的生产方法,溢流下拉法是将熔融玻璃液经过搅拌、澄清后通过铂金通道流入溢流槽,溢满后玻璃液从槽两边溢流,沿着锥形部分均匀地向下流动,在锥形下部融合在一起,并下拉形成玻璃。溢流下拉法利用玻璃自身重力进行拉薄,在整个成型和退火过程中不与外界固液界面接触,制成的玻璃板表面纯净无暇且光滑,无须再研磨抛光。

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△ 溢流下拉工艺示意图

该生产方法的优点是生产的玻璃厚度薄,玻璃两面可采用对辊控制,可同时进行两面加热和冷却,非常适合卷绕。这种工艺存在不足:一是制造柔性玻璃基板,需要平衡性良好的调整下拉熔融玻璃的张力和保持熔融玻璃的横向张力;二是溢流口处整个板宽方向玻璃液溢出量要一致等。三是产量小,板宽受溢流槽尺寸限制,通常不足浮法玻璃板宽的一半。

2011年,日本电气硝子(NEG)申请了一项发明专利,主要介绍了采用溢流下拉法生产100 μm 以下的玻璃基板制造方法,该专利提到将玻璃的平均冷却速度调节到300 ℃ /min 以上,达到减薄的目的。

目前NEG公司有两款UTG产品,分别是用于可折叠显示设备盖板的Dinorex UTG™和做基板的G-Leaf™系列,Dinorex UTG™ 表面光滑平整、厚度均匀、弯曲性能优异(可弯曲至直径 3 mm(R=1.5)),可提供25、30、35、50、70、100-250μm等规格厚度。

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△ Dinorex UTG™ 可弯曲性能,图源NEG

2012年,康宁公司申请了溢流下拉法生产柔性玻璃的专利,其中介绍了柔性玻璃的成型方法、玻璃带传动方式及切割方式。

康宁自2021 年开始为三星供应UTG玻璃,康宁提供的50μm厚度原片需减薄至30μm在用于三星Galaxy Z Flip折叠屏手机,后端加工由Econy 和 UTI等供应商负责。

2023年9月消息,康宁公司宣布未来5年将投资15亿美元在韩国建立第一个综合供应链,生产下一代超薄可弯曲玻璃。

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△ 康宁可弯折玻璃,图源康宁公众号

2. 狭缝下拉法


20 世纪末,德国肖特公司开发出狭缝下拉技术,并用此技术生产各种类型性能优异的特种玻璃,目前肖特公司主要采用该工艺生产厚度 0.03-0.1mm的柔性玻璃产品。狭缝下拉法是将熔融玻璃液导入铂合金所制成的槽中,玻璃液从铂金漏板狭缝中流出,后经拉边机、牵引辊等机构拉引成超薄玻璃。

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△ 狭缝下拉工艺示意图,图源肖特

该方法优点是投资小,占地少,建设周期短。利用该法生产时,柔性玻璃表面的平整度容易受到狭缝的形状、材质的影响,其不足之处一是由于长时间承受较高的应力,铂金漏板容易变形,导致狭缝的宽度不一致,流经狭缝的玻璃液,会产生厚度不均匀等缺陷,玻璃表面需要二次抛光,才能保证电子信息显示基板的要求。二是下拉时玻璃的粘度变化范围大,从低粘性区域到接近固体区域,不易控制玻璃基板的变形过程。

2004年,肖特公司申请了一项利用狭缝下拉法生产超薄玻璃板的专利。该专利中提到了分流器、狭缝喷嘴、铂金通道,导流器等装置。玻璃液从导流器两侧狭缝流出,由于导流器的作用,流出狭缝的玻璃液进行了抛光,大大提高了玻璃板的表面质量。

2020年初肖特采⽤其独有的狭缝下拉⼯艺⽣产出超薄盖板玻璃赛绚®Flex,凭借卓越的离子交换性能重新定义了直接热成型的超薄玻璃系列肖特®UTG。赛绚®Flex厚度30-210μm,经过加工能够提供小于1毫米的弯曲半径。

三种UTG玻璃一次成形方法介绍

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△赛绚®Flex 技术规格,图源肖特

2020年2⽉,三星联合肖特、Dwooinsys在业界⾸次实现折叠屏⽤柔性盖板玻璃量产和商⽤,拉开了全球柔性盖板玻璃的研究序幕。除了主供三星外,小米 MIX Fold 2、OPPO Find N、vivo X Fold/Fold+、vivo X Fold 2/Flip等国产折叠屏手机也都采用肖特®UTG玻璃作为屏幕材质。

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△ vivo X Fold 2 | X Flip

3. 瀑布流法


凯盛科技采用浮法成型工艺生产出200-250umUTG专用原片,拥有独立知识产权,原片尺寸1092*1244mm,再通过顶喷减薄的方式将产品减薄至30um-70um,加工出来产品达到国际先进水平。

此外,在超薄柔性玻璃一次成型关键技术上,凯盛科技也持续创新,开发了完全具有自主知识产权的瀑布流法,可一次成型生产30-100μm的UTG玻璃。凯盛科技9月27日在投资者互动平台表示,一次成型试验线正在安装设备中,项目建成后要进行持续爬坡。

根据查询到的专利CN113135649A内容显示,瀑布成型法包括以下步骤:UTG玻璃液通过调节闸板(3) 流过铂合金唇板(1)的摊平抛光区(4),摊平抛光后的UTG玻璃液形成瀑布状的垂直下降玻璃带c;玻璃带经过第一成型温控炉(5),拉边机(6)对玻璃带进行厚度展薄及宽度调整;玻璃带进入第二成型温控炉(7)对玻璃板定型及退火炉(9)中进行退火处理,经过牵引辊(10)向下牵引,转弯设备将玻璃带转成水平进入成品裁装区域。

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△ 本专利发明的工艺结构示意图

专利显示,本发明一次成型出厚度20~100μm,厚薄差小于5μm,微观波纹度小于0.1μm,板宽大于等于200mm极薄柔性玻璃,无需二次加工酸蚀刻薄化处理,可直接应用于折叠电子产品显示屏,大大降低了加工制造成本和环境污染。

资料来源:

1.柔性玻璃产业发展现状及发展趋势,杨金发,张少波等.
2.专CN113135649A.

3.各公司官网及公开资料.

封面图源康宁Corning公众号
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(新材料、新工艺、折叠屏)
2024年11月15日

深圳  观澜格兰云天酒店

(深圳市龙华区观澜大道环观南路)


一、会议议题(拟定)


序号

议题

演讲单位

1

全球智能手机市场动态

Counterpoint

2

折卷万象,创景焕新

成都京东方光电

3

至轻至强,超薄折叠屏手机的革命性材料—PBO 纤维

中蓝晨光院

4

复材美学-复合材料的CMF方案(如何实现复合材料的美学设计)

聚龙高科

5

一种超强热固反应胶膜在手机等3C产品后盖的应用

隆创新材

6

消费电子精密光学PVD镀膜工艺解决方案

广东汇成真空

7

柔性力控制打磨抛光技术在手机行业的应用

大儒科技

8

折叠屏铰链测试未来发展与走势

金锐启智能装备

9

激光技术助力折叠屏手机产业化发展

原点智能

10

手机后盖产品复合材料解决方案

新秀新材

11

环保皮革材料在手机后盖上的应用

邀请中

12

折叠屏手机精密铰链材料及工艺解决方案

邀请中

13

手机外观结构件PVD表面处理创新解决方案

邀请中

14

折叠屏防护屏障——非牛顿流体材料/TPU材料解决方案

邀请中

15

折叠屏手机UTG超薄玻璃盖板解决方案

邀请中

16

钛合金在手机等3C产品上的应用趋势

邀请中

17

手机玻璃/陶瓷/塑胶结构件创新技术与应用

邀请中

18

……


更多创新主题演讲意向,请联系周小姐:18320865613(同微信)


二、报名方式


报名方式1:加微信并发名片报名


参会、各类赞助请联系:

艾果果13312917301(同微信)

ab008@aibang.com;


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注意:每位参会者均需要提供信息;


议题演讲请联系:

Mickey 18320965613(同微信)

ab035@aibang.com;


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方式2:在线登记报名;

识别下方二维码在线登记报名

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原文始发于微信公众号(艾邦智造资讯):三种UTG玻璃一次成形方法介绍



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作者 li, hailan