新一轮折叠屏较量 UTG成升级必选项

折叠屏手机是行业公认的发展方向，目前三星、华为、小米等都已经推出了自家的折叠屏手机。但是，由于使用体验以及购买门槛较高的影响，导致折叠屏手机并没有在市场上普及。

沉寂一段时间的折叠屏手机即将迎来新一轮的爆发，而这些新推出的折叠屏手机都有一个共同点，使用超薄玻璃 (UTG) 作为盖板。

据AIOT大数据了解，vivo计划在今年第四季度推出一款搭载UTG的可折叠手机，小米也将在今年推出的小米Mix Fold 2中使用UTG；OPPO准备在2022年推出一款搭载UTG的可折叠手机；另有消息称，荣耀正在准备一款搭载UTG的可折叠手机。

无疑，UTG正逐渐成为手机厂商的新宠，在不同的技术升级方案中，UTG 或将成为折叠屏手机差异化的下一个关键点。

目前，国内多家UTG厂商也在积极加快UTG产线项目的推进，以尽快进入UTG量产阶段。赛德公司表示，预计到2022年，赛德将投资建设满足产能200万片每月的生产线，以满足更庞大的产量需求。结合在2020年底就已经建设完毕的两条一期生产线，届时赛德公司UTG技术将能达到每月产能300万片的量产目标。

另外，苏钏科技16条柔性折叠屏玻璃基板线也已开工，项目全部建成后，超薄柔性玻璃基板年产能将达到5000万片，预计2022年10月工程竣工并正式投产。

什么是UTG？

UTG，全称Ultra-Thin Glass，即“超薄玻璃”，其厚度通常在1.2毫米到0.1毫米之间，当然也有部分型号实现了小于0.1毫米的厚度，其中厚度大于1毫米的超薄玻璃通常为平面玻璃，厚度在1到0.2毫米之间的超薄玻璃可以实现弯曲，而厚度小于0.2毫米的则可以拥有可折叠的特性。但考虑到适用范围、良品率与成本，厚度在0.1毫米至0.5毫米的超薄玻璃在市场中占有更大的份额。

肖特提供多种不同规格的超薄玻璃产品

据大数据了解，德国的玻璃制造商肖特玻璃厂（Schott Glaswerke AG）在2016 年就展出其超薄玻璃产品；日本玻璃制造商日本电气硝子（Nippon Electric Glass）在2005年就开发出了0.1毫米厚的超薄玻璃板，2008年更是开发出可以在圆柱上卷起的0.05毫米超薄玻璃；大家一定听说过的材料制造品牌康宁（Corning）在2012 年也推出了其超薄玻璃产品。

各大材料集团均有推出超薄玻璃产品

把玻璃做薄有什么好处吗？

首先，顾名思义，超薄玻璃非常薄，这也降低了超薄玻璃产品本身的重量，这在大型玻璃应用可以为最终成品减重，从而带来重量上的优势。

发电板超薄玻璃制造发电板能起减重的作用

除此之外，超薄玻璃的“薄”也为超薄玻璃制品带来更好的光学素质，比如更高的透光度，在精密光学的应用场景下，这种优势有可能带来压倒性的性能差距。在智能手机行业中，超薄玻璃的应用也可以提高屏下指纹识别的速度与准确度。

据AIOT大数据了解，在能源行业中，超薄玻璃也有着广泛的应用场景，以光伏产品为例，合理利用超薄玻璃产品重量与透光度的优势，可以有效提升光伏产品的发电效率，也可以降低整体模组的重量，比如日本航空航天局太空太阳能系统的超薄轻质反射镜就应用了超薄玻璃技术。

在2009年，日本电气硝子就与大学共同开发了世界上第一个超薄玻璃薄膜锂离子电池，厚度仅为0.3毫米。换句话说，超薄玻璃技术可以提高电池的单位能量密度，也就是说可以在提高电池容量的同时，减小电池的体积。这种小体积大容量的电池，对于寸土寸金的智能手机来说尤为重要。

部分超薄玻璃已实现毫米级弯曲半径

即使不用来做电池绝缘膜，也不用它来做折叠屏手机，超薄玻璃也可以在智能手机中发光发热。比如比如可以对摄像头模组进行减重，通过降低镜片重量来提升对焦速度，更薄的晶片组也可以提高通光量从而提升画质。

屏幕方面，采用超薄玻璃作为屏幕基板可以降低屏幕模组的整体重量与厚度，减重的效果立竿见影；而降低屏幕的整体厚度除了可以让手机更为轻薄，还可以为电池留下更大的空间。5G的到来为手机电池带来了不小的挑战，可以提升电池容量的办法手机品牌自然是喜闻乐见了。

据数据了解，不少超薄玻璃制造商都着手于如何提高超薄玻璃的硬度。比如肖特就提出了化学硬化超薄玻璃的方式，这款强化超薄玻璃的强度可以达到未强化基础玻璃的四倍，其他制造商也有各自的方法针对超薄玻璃的缺点进行弥补。

柔性显示屏对基板&盖板的性能要求

性能要求：柔性显示屏的盖板&基板必须为柔性，即可任意弯折、翻卷、折叠，且展开时要求无明显的划痕，其寿命一般要求20万次Min. (即按照显示屏使用寿命为5年，大约每天可折叠100次)。

技术参数：为满足上述性能要求，柔性基板or盖板需满足如下要求：

(1) 柔韧性&延展性好：盖板&基板的柔韧性可用弯曲半径和折叠半径表示，例如，柔性玻璃弯曲半径约为1～ 5mm，折叠半径 1～3 mm。延展性，个人理解为柔性显示屏从折叠状态切换到全屏展开状态，无显示不良（主要是无明显折痕）；

(2) 硬度高: 不易磨损和产生划痕，盖板维氏硬度 600 Hv Min. ;

(3) 可见光透过率高且紫外线照射后不变色：在 550 nm 波长透过率为 90% ～92%。

(4) 强度高，强度性能好：从 90 cm 高( 相当于人背部裤袋高度) ，手机屏幕面向上落地，中框出现挤压

痕，机身正面没有损伤。同样情况，屏幕面向下落地，中框受冲击，盖板完整，玻璃有明显磕痕，但不应破裂。

(5) 表面平整度好: 平整度可参考 ITO 膜基板要求为 0.15 μm/20 mm，也可参考 TN－LCD 基板要求为

0.2 ～ 0.25 μm /20 mm，还可参考 STN－LCD 基板要求为 0.05 ～ 0.1 μm /20mm；

(6) 耐热性高，尺寸稳定性好(即低线性膨胀系数)：OLED面板制备过程中，基板需承受较高的温度。因此，要求基板软化点为 970 ℃左右，退火点为 720～745 ℃，应变点大于 655 ℃，线膨胀系数( 30 ～38) ×10－7/ ℃ 。在加工时，基片不变形，尺寸偏差减到最小，达到精确定位，精确校准。

(7) 化学稳定性好: 耐大气及汗水侵蚀，不易风化。

(8) 气密性好：气体分子不易渗透盖板，隔绝水蒸汽和氧气，游侠保护 OLED 发光层（OLED怕水&怕氧，因此要求气密性特别好）；

综上分析，柔韧性和延展性好、强度高、抗摔性好、平整度好是盖板和基板的共同要求。而盖板&基板在其他性能要求上各有侧重。例如，如前所述，由于OLED怕水怕氧，因此要求盖板的气密性能特别好，以有效隔离水汽、氧气，延长OLED使用寿命；且化学稳定性，耐腐蚀，硬度高（抗刮伤）对于盖板同样非常重要。对于基板而言，由于需要在基板上进行OLED发光层制备，要求其耐热性格高，尺寸稳定性好。

可以替代CPI透明基板

相比CPI材质，UTG具有不易产生划痕，触摸手感更接近于用户习惯的直板智能手机特点。另外，在透光性方面，由于CPI本身依旧是薄膜，透光率普遍小于90%，而透光率超过90%的UTG凭借着玻璃材质的先天优势，能够为用户带来更好的观感体验。另外，在温度性能上也比CPI领先一番，玻璃化转变温度可大于600°C，但由于量产技术存在难度、良品率过低，使得UTG玻璃一直无法成为显示屏盖板的主流材料。

UTG透光率更好，一般UTG透光率均超过90%，而CPI的透光率均小于90%；

UTG的硬度更强，耐冲击性、耐刮性、防护性更好，相比CPI也可实现无折痕折叠；

UTG更加耐高温（有机材料通常不超过200℃），在700℃下仍十分稳定，所以可在上面进行电镀、热处理等操作；

UTG的手感和均匀度远远超出CPI，用户体验更好；

UTG气密性好，气体分子极难透过，可以很好地隔绝水蒸气和氧气；

UTG化学性质稳定，人在使用电子设备时不免留下汗水、油渍，而这些不会腐蚀玻璃。

UTG生产制造关键技术环节：成型、切割、钢化

UTG超薄玻璃，通常指厚度小于1.2mm的玻璃，其中厚度大于1mm的超薄玻璃通常为平面玻璃，厚度在1到0.2毫米之间的超薄玻璃可以实现弯曲，而厚度小于0.2mm的则可以拥有可折叠的特性。

据AIOT大数据了解，柔性玻璃制作每道环节都是难点，除玻璃本身成型外，包括切割、强化（钢化）（或减薄）在内的加工环节均有很大难度，传统的平板玻璃加工方法已不适用，加工技术决定着UTG盖板的加工效率与良品率，现目前业内产品良品率仅约为30%-40%，成为制约UTG产品价格及量产能力的重要影响因素。

关键环节一：成型

UTG的生产分为一次成型法和二次成型法。UTG一次成型方法技术壁垒较高，现仅有几家国外大型显示玻璃制造商掌握。美国康宁（CORNING）和日本电气硝子（NEG）使用溢流下拉法，德国肖特（SCHOTT）使用窄缝下拉法，旭硝子（AGC）使用浮法技术。目前只有肖特能量产50微米以下的UTG。

针对目前大部分玻璃厂商无法规模化生产UTG的现状，二次成型工艺——玻璃减薄成为一些柔性玻璃盖板厂家选择的量产手段。

1. 溢流下拉法

溢流下拉法是美国康宁公司发明的生产超薄玻璃的方法。该方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。

这一方法的关键在于控制溢流处的流速。

此工艺的优点：

·生产玻璃的厚度可达到0.05 mm左右，玻璃两个边部可采用对辊控制；

·可以进行双面加热和冷却，易于实现温度控制，非常适合卷绕；

·适用于多种玻璃组分，在气体中形成表面，表面品质高，无需打磨抛光。

此工艺的缺点：

·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；

·溢流口处整个板宽方向玻璃液溢出量要一致；

·难以做成大面积，产量低，板宽窄，受溢流槽的尺寸所限，板宽通常不足浮法玻璃板宽的一半。

2. 浮法

这是工业上最常用的制作方法，采用浮法技术进行生产柔性玻璃的厂家有旭硝子（AGC）等。一般浮法是将低粘度的液态玻璃倾倒在液态锡床上，玻璃在上面冷凝后，切装即可。

超薄浮法对工艺控制和装备要求高，生产难度大。要获得超薄玻璃，需要根据玻璃液的表面张力、黏度和重力等参数，增加拉边机数量，设置牵引机，借助于拉边机和牵引机对玻璃液施加的作用力，来克服玻璃液重力和表面张力的作用，制备超薄浮法玻璃。

此工艺的优点：

·产量高，玻璃面积大，容易做成生产线，可以连续生产大吨位和大规格的产品。

此工艺的缺点：

·随着玻璃厚度的减薄，拉引量会越来越低，使浮法工艺大吨位生产优势减弱；

·随着玻璃厚度的减薄，需要增加拉边机的数量，这就造成拉薄区长度增加；

·浮法成形时，玻璃下表面会被锡液污染，形成渗锡层，表面粗糙，对于厚度较薄且柔软的柔性玻璃而言后续处理困难很大。

3. 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，利用自身重力及向下的拉力拉制的拉边机、牵引辊等机构拉引成超薄玻璃。

此工艺不足之处：

·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。

·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。

4.化学减薄

化学减薄是针对玻璃的网络结构，采用不同的酸液（比如氢氟酸）对玻璃表面进行刻蚀以减薄玻璃厚度，达到柔性的目的。一般分为化学减薄和物理研磨减薄，目前产业化工艺一般是两者的结合，其中化学减薄是工艺重点。

据大数据了解，UTG薄化工艺一般分为化学减薄和物理研磨减薄，目前产业化工艺一般是两者的结合，其中化学减薄是工艺重点，主要原理是利用氢氟酸溶液腐蚀玻璃表面。现有化学蚀刻薄化方式主要有四种，分别是多片直立浸泡式、单片水喷洒平式、单片直立喷洒式、瀑布流式，四种化学蚀刻薄化方式各有优缺点且在实际生产中都有所应用。国内显示行业玻璃减薄行业主要公司有长信科技、沃格光电、优尼科等。

对于掌握溢流下拉法、狭缝下拉法等核心技术的肖特、康宁、电气硝子等UTG生产企业来说，其生产出来的UTG无需进行减薄，可直接使用在手机盖板上。然而，目前大部分玻璃厂商无法规模化生产超薄玻璃原片，于是在超薄玻璃未实现量产、成本较高的阶段中，玻璃减薄成为大部分厂商选择的实现超薄柔性玻璃盖板规模量产的手段。

5.二次拉引法

二次拉引法是将玻璃基板向下输送，利用电炉等加热工序将输送到下方的玻璃基板的下端加热至软化点附近，使软化后的玻璃基板向下方延伸，从而制造柔性玻璃基板。

目前，关于二次拉引法制备超薄玻璃的专利和研究很多，但目前主要限于实验阶段，还未付诸于实际生产中。

关键环节二：切割

柔性玻璃受其成型方法的影响，边缘会形成异状缺陷，需要对其边缘进行切割处理，消除拉边机造成的影响。同时因为需要对柔性玻璃进行切割加工，成为特定形状的玻璃产品，如手机盖板的“水滴屏”、“刘海屏”等，而对玻璃进行U 形或O 形切割，为前置的摄像头预留空间。

传统机械刀轮切割已经不能满足厚度小于100 μm 柔性玻璃的切割，因此需要进行非接触式的激光切割来对柔性玻璃进行加工。

2020年月28日，韩国ITI公司表示开发出无裂痕UTG切割技术，表示可以利用冷却热激光进行UTG切割，通过激光急速加热切割部位，再通过冷却利用玻璃伸缩原理进行切割。

关键环节三：钢化

超薄玻璃之所以机械强度低，原因在于超薄玻璃表面和内部存在大量微裂纹，在外力与环境介质的作用下极易发生裂纹扩展，从而使玻璃遭到破坏。为了克服这个弱点，可对玻璃进行钢化提高强度。UTG超薄玻璃的钢化方法主要有物理钢化、化学钢化和层压法。化学钢化后的玻璃表面压应力大且均匀，因而强度更高、热稳定性好，玻璃表面平整光滑并且玻璃不易发生光学畸变及物理变形，成为UTG盖板加工企业选择的工艺。

化学钢化是根据离子扩散的机理来改变玻璃表面的化学组成。即在一定温度下，把含有小半径碱金属离子的玻璃沉浸在含有大半径碱金属离子的熔盐中，产生互扩散过程，扩散到玻璃表面的大离子占据了玻璃亚表面层中小离子的位置，使得玻璃表面体积膨胀产生“挤塞”现象，导致玻璃表面上产生了很大应力的压应力层，有效消除微裂纹或抑制微裂纹的扩展，显著提高玻璃的强度。

化学钢化（离子交换技术）原理示意图

据大数据了解，超薄柔性玻璃盖板化学钢化技术难度较高、工序复杂，玻璃容易在钢化过程中破碎或存在弯曲度、压应力等指标不达标等问题，导致产品良率低。