柔性玻璃产业发展现状及发展趋势

夏 宁，杨金发，2，张少波，彭 程，3

(1.凯盛科技股份有限公司，蚌埠 233000；2.中国科学技术大学，合肥 230026；3.中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司，蚌埠 233010)

2020年2月发布的三星Galaxy Z Flip，拥有独特的大小双屏幕，搭载三星超薄柔性玻璃UTG的显示屏，屏幕更薄，同时也更加耐用，官方称多次反复折叠依旧使用如初，开启了柔性玻璃在折叠手机的应用。随后三星发布第二代折叠手机三星Galaxy Z Fold2 和第3代可折叠智能手机Galaxy Z Flip 3、Galaxy Z Fold 3均采用折叠盖板玻璃。

2021年7月据韩国媒体报道，当地知名面板厂商三星显示正在为其他厂商开发可折叠 OLED 面板含柔性玻璃盖板组件，并且将会向小米、OPPO、谷歌等厂商供货，其量产机型均会在年内正式亮相。三星在折叠手机柔性玻璃盖板成功应用说明柔性玻璃盖板技术成熟，性能优越。

1 柔性玻璃的生产工艺

1.1 一次成形法

根据市场的信息了解，能产一次成型柔性玻璃的厂家有：肖特公司采用狭缝下拉生产厚度0.03～0.1 mm的柔性玻璃产品AS87。日本电气硝子利用名为“溢流 (Overflow)法”的技术制造出了厚度为30 μm的均匀超薄玻璃板产品G-Leaf。目前国内一次成型的技术还是在研发阶段，暂无量产出产品。

1)溢流下拉法 溢流下拉法是由美国康宁公司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(图1)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，在整个成形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。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。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形方法、玻璃带传动方式及切割方式。

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0.03～0.1 mm的柔性玻璃产品。狭缝下拉法(图2)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。

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。

1.2 二次成形制备方法

二次成型方法有减薄法和二次拉引法。两种方法中目前具有量产经验的是减薄法，三星使用的柔性玻璃有一部分是采用减薄法制造出来的产品，三星Galaxy Z Flip导入康宁柔性玻璃也使用减薄法制造出来的产品。

化学减薄法采用不同的酸液对玻璃表面进行刻蚀以减薄玻璃厚度，达到柔性的目的。该方法优点是对小批量玻璃生产技术难度小，厚度灵活性高，小批量玻璃生产成本低；能适应客户的各种厚度和不同尺寸要求。

缺点是产品外观良率比一次成型要差，蚀刻本身是一个不良放大的过程；大规模生产产品一致性较差，对产品生产管理要求较高。根据柔性玻璃减薄工艺的不同，主要有2种方法：浸泡式减薄法(图3)和顶喷式减薄法(图4)。

浸泡式减薄法就是将玻璃基板完全浸没在HF或HF混酸等蚀刻液中进行相关设备和工艺的控制，利用基本HF化学腐蚀原理来实现玻璃基板均匀薄化。

浸泡式减薄法的优点是设备简单，投资小。其缺点单批产品投入量少，生产批次多产品质量一致性较差，无法进行大片减薄生产，其厚度均匀性难以保证。

顶喷式减薄法就是设备采用顶部喷洒方式进行蚀刻减薄面板/玻璃基板。被蚀刻的玻璃基板等产品通过特定的匣具垂直固定，通过专用喷头等喷淋装置，以近似于雾状的喷淋方式，将蚀刻药液均匀的喷洒在蚀刻产品表面，并且在蚀刻产品的表面形成瀑布状蚀刻流。同时通过形成的瀑布蚀刻流冲刷带走蚀刻后的反应物，避免反应物在蚀刻产品表面的沉积和粘附，有效提高蚀刻减薄效率和减薄产品的良率。

顶喷式减薄法的优点是蚀刻产品尺寸大，单次蚀刻产品量大，产品厚度均匀性好和外观质量好，蚀刻大规模生产。缺点是柔性玻璃厚度均匀要求高，设备的喷淋一致性要求更高，设备管理难度大。

2 柔性玻璃的加工工艺

2.1 多层加工法

多层加工法是将玻璃通过多层堆叠后进行玻璃打磨处理的工艺方法。目前主流柔性玻璃加工厂商使用该方法，如三星使用的柔性玻璃是使用该方法加工处理的。

2.2 激光切割加工法

激光切割加工法是通过激光对柔性玻璃进行切割加工后再进行柔性玻璃强化和边缘处理的加工方法。三星一直在研究该工艺方案，但目前发布的产品还未使用工艺方法。可能该工艺方法存在性能、稳定性或者可靠性等因素影响导致无法投入量产，待进一步了解。

2.3 蚀刻切断法

蚀刻切断法通过对柔性玻璃表面进行抗酸处理，预留出切割线，对柔性玻璃预留线进行双面蚀刻切断。蚀刻切割后的柔性玻璃进行脱膜处理得到柔性玻璃再进行钢化处理最后做成产品。该工艺方法目前只有少数厂家进行测试研究。

通过对三种工艺方法进行分析对比，目前成熟度最高的是多层加工法，从成本方面考量激光工艺是最有优势的。

3 柔性玻璃供应商的发展情况

柔性玻璃原片主流厂商有肖特的AS87,日本电气硝子(NEG)G-Leaf，康宁CorningRWillowRGlass，中建材高铝玻璃等。柔性玻璃减薄厂商顶喷式减薄法有韩国Econy、凯盛科技、长信、惠晶等，浸泡式减薄法的有凯茂，伯恩等。柔性玻璃加工厂商有三星的Dowoo、凯盛科技、凯茂、赛德、苏钏、恩利克、长信、拓米等。

三星主要采用肖特的AS87玻璃，同时导入康宁的柔性玻璃。这个风向标也推动了国内多家UTG加工厂在研发测试阶段使用肖特AS87玻璃和康宁的玻璃。

凯盛科技自己生产的高铝玻璃利用自身的顶喷式减薄技术和后加工技术，目前已建成一期量产生产线，二期项目正在建设，已经具备了量产能力。

国内柔性玻璃加工投资的公司和投资规模都很大，但目前由于国内终端还没有使用柔性玻璃的产品，目前还没有大规模出货的经验。

4 柔性玻璃的发展趋势

折叠手机一定是手机发展的趋势，三星的Galaxy Z Flip1 11 999元到Galaxy Z Flip3 5G 7 999元经历了三代产品，价格已经接近直板高端机的价格。柔性玻璃的发展必然会是从高价应用于高端机型，然后向中端机型，再到低端机型发展。那柔性玻璃的生产技术路线一定向产量大和成本低的路线发展。

笔者认为，柔性玻璃盖板未来产业化技术发展方向主要有以下几个方面：1)一次成型将会是柔性玻璃发展的主流路线，减薄法的灵活性厚度可随意定制化有一定生产存空间。2)减薄法工艺选择方面顶喷式大片减薄工艺量产适应性优于浸泡式小片减薄工艺。3)三种加工路线在产品性能和稳定性能达到使用要求的前提下，激光切割加工法的成本最低，未来发展方向可能激光更有优势。