什么是UTG超薄玻璃？

新一輪折疊屏較量 UTG成升級必選項

折疊屏手機是行業公認的發展方向，目前三星、華為、小米等都已經推出了自家的折疊屏手機。但是，由于使用體驗以及購買門檻較高的影響，導致折疊屏手機并沒有在市場上普及。

沉寂一段時間的折疊屏手機即將迎來新一輪的爆發，而這些新推出的折疊屏手機都有一個共同點，使用超薄玻璃 (UTG) 作為蓋板。

據AIOT大數據了解，vivo計劃在今年第四季度推出一款搭載UTG的可折疊手機，小米也將在今年推出的小米Mix Fold 2中使用UTG；OPPO準備在2022年推出一款搭載UTG的可折疊手機；另有消息稱，榮耀正在準備一款搭載UTG的可折疊手機。

無疑，UTG正逐漸成為手機廠商的新寵，在不同的技術升級方案中，UTG 或將成為折疊屏手機差異化的下一個關鍵點。

目前，國內多家UTG廠商也在積極加快UTG產線項目的推進，以盡快進入UTG量產階段。賽德公司表示，預計到2022年，賽德將投資建設滿足產能200萬片每月的生產線，以滿足更龐大的產量需求。結合在2020年底就已經建設完畢的兩條一期生產線，屆時賽德公司UTG技術將能達到每月產能300萬片的量產目標。

另外，蘇釧科技16條柔性折疊屏玻璃基板線也已開工，項目全部建成后，超薄柔性玻璃基板年產能將達到5000萬片，預計2022年10月工程竣工并正式投產。

什么是UTG？

UTG，全稱Ultra-Thin Glass，即“超薄玻璃”，其厚度通常在1.2毫米到0.1毫米之間，當然也有部分型號實現了小于0.1毫米的厚度，其中厚度大于1毫米的超薄玻璃通常為平面玻璃，厚度在1到0.2毫米之間的超薄玻璃可以實現彎曲，而厚度小于0.2毫米的則可以擁有可折疊的特性。但考慮到適用范圍、良品率與成本，厚度在0.1毫米至0.5毫米的超薄玻璃在市場中占有更大的份額。

肖特提供多種不同規格的超薄玻璃產品

據AIOT大數據了解，德國的玻璃制造商肖特玻璃廠（Schott Glaswerke AG）在2016 年就展出其超薄玻璃產品；日本玻璃制造商日本電氣硝子（Nippon Electric Glass）在2005年就開發出了0.1毫米厚的超薄玻璃板，2008年更是開發出可以在圓柱上卷起的0.05毫米超薄玻璃；大家一定聽說過的材料制造品牌康寧（Corning）在2012 年也推出了其超薄玻璃產品。

各大材料集團均有推出超薄玻璃產品

把玻璃做薄有什么好處嗎？

首先，顧名思義，超薄玻璃非常薄，這也降低了超薄玻璃產品本身的重量，這在大型玻璃應用可以為最終成品減重，從而帶來重量上的優勢。

發電板超薄玻璃制造發電板能起減重的作用

除此之外，超薄玻璃的“薄”也為超薄玻璃制品帶來更好的光學素質，比如更高的透光度，在精密光學的應用場景下，這種優勢有可能帶來壓倒性的性能差距。在智能手機行業中，超薄玻璃的應用也可以提高屏下指紋識別的速度與準確度。

據AIOT大數據了解，在能源行業中，超薄玻璃也有著廣泛的應用場景，以光伏產品為例，合理利用超薄玻璃產品重量與透光度的優勢，可以有效提升光伏產品的發電效率，也可以降低整體模組的重量，比如日本航空航天局太空太陽能系統的超薄輕質反射鏡就應用了超薄玻璃技術。

在2009年，日本電氣硝子就與大學共同開發了世界上第一個超薄玻璃薄膜鋰離子電池，厚度僅為0.3毫米。換句話說，超薄玻璃技術可以提高電池的單位能量密度，也就是說可以在提高電池容量的同時，減小電池的體積。這種小體積大容量的電池，對于寸土寸金的智能手機來說尤為重要。

部分超薄玻璃已實現毫米級彎曲半徑

即使不用來做電池絕緣膜，也不用它來做折疊屏手機，超薄玻璃也可以在智能手機中發光發熱。比如比如可以對攝像頭模組進行減重，通過降低鏡片重量來提升對焦速度，更薄的晶片組也可以提高通光量從而提升畫質。

屏幕方面，采用超薄玻璃作為屏幕基板可以降低屏幕模組的整體重量與厚度，減重的效果立竿見影；而降低屏幕的整體厚度除了可以讓手機更為輕薄，還可以為電池留下更大的空間。5G的到來為手機電池帶來了不小的挑戰，可以提升電池容量的辦法手機品牌自然是喜聞樂見了。

據AIOT大數據了解，不少超薄玻璃制造商都著手于如何提高超薄玻璃的硬度。比如肖特就提出了化學硬化超薄玻璃的方式，這款強化超薄玻璃的強度可以達到未強化基礎玻璃的四倍，其他制造商也有各自的方法針對超薄玻璃的缺點進行彌補。

柔性顯示屏對基板&蓋板的性能要求

性能要求：柔性顯示屏的蓋板&基板必須為柔性，即可任意彎折、翻卷、折疊，且展開時要求無明顯的劃痕，其壽命一般要求20萬次Min. (即按照顯示屏使用壽命為5年，大約每天可折疊100次)。

技術參數：為滿足上述性能要求，柔性基板or蓋板需滿足如下要求：

(1) 柔韌性&延展性好：蓋板&基板的柔韌性可用彎曲半徑和折疊半徑表示，例如，柔性玻璃彎曲半徑約為1～ 5mm，折疊半徑 1～3 mm。延展性，個人理解為柔性顯示屏從折疊狀態切換到全屏展開狀態，無顯示不良（主要是無明顯折痕）；

(2) 硬度高: 不易磨損和產生劃痕，蓋板維氏硬度 600 Hv Min. ;

(3) 可見光透過率高且紫外線照射后不變色：在 550 nm 波長透過率為 90% ～92%。

(4) 強度高，強度性能好：從 90 cm 高( 相當于人背部褲袋高度) ，手機屏幕面向上落地，中框出現擠壓

痕，機身正面沒有損傷。同樣情況，屏幕面向下落地，中框受沖擊，蓋板完整，玻璃有明顯磕痕，但不應破裂。

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

0.2 ～ 0.25 μm /20 mm，還可參考 STN－LCD 基板要求為 0.05 ～ 0.1 μm /20mm；

(6) 耐熱性高，尺寸穩定性好(即低線性膨脹系數)：OLED面板制備過程中，基板需承受較高的溫度。因此，要求基板軟化點為 970 ℃左右，退火點為 720～745 ℃，應變點大于 655 ℃，線膨脹系數( 30 ～38) ×10－7/ ℃ 。在加工時，基片不變形，尺寸偏差減到最小，達到精確定位，精確校準。

(7) 化學穩定性好: 耐大氣及汗水侵蝕，不易風化。

(8) 氣密性好：氣體分子不易滲透蓋板，隔絕水蒸汽和氧氣，游俠保護 OLED 發光層（OLED怕水&怕氧，因此要求氣密性特別好）；

綜上分析，柔韌性和延展性好、強度高、抗摔性好、平整度好是蓋板和基板的共同要求。而蓋板&基板在其他性能要求上各有側重。例如，如前所述，由于OLED怕水怕氧，因此要求蓋板的氣密性能特別好，以有效隔離水汽、氧氣，延長OLED使用壽命；且化學穩定性，耐腐蝕，硬度高（抗刮傷）對于蓋板同樣非常重要。對于基板而言，由于需要在基板上進行OLED發光層制備，要求其耐熱性格高，尺寸穩定性好。

可以替代CPI透明基板

相比CPI材質，UTG具有不易產生劃痕，觸摸手感更接近于用戶習慣的直板智能手機特點。另外，在透光性方面，由于CPI本身依舊是薄膜，透光率普遍小于90%，而透光率超過90%的UTG憑借著玻璃材質的先天優勢，能夠為用戶帶來更好的觀感體驗。另外，在溫度性能上也比CPI領先一番，玻璃化轉變溫度可大于600°C，但由于量產技術存在難度、良品率過低，使得UTG玻璃一直無法成為顯示屏蓋板的主流材料。

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

UTG的硬度更強，耐沖擊性、耐刮性、防護性更好，相比CPI也可實現無折痕折疊；

UTG更加耐高溫（有機材料通常不超過200℃），在700℃下仍十分穩定，所以可在上面進行電鍍、熱處理等操作；

UTG的手感和均勻度遠遠超出CPI，用戶體驗更好；

UTG氣密性好，氣體分子極難透過，可以很好地隔絕水蒸氣和氧氣；

UTG化學性質穩定，人在使用電子設備時不免留下汗水、油漬，而這些不會腐蝕玻璃。

UTG生產制造關鍵技術環節：成型、切割、鋼化

UTG超薄玻璃，通常指厚度小于1.2mm的玻璃，其中厚度大于1mm的超薄玻璃通常為平面玻璃，厚度在1到0.2毫米之間的超薄玻璃可以實現彎曲，而厚度小于0.2mm的則可以擁有可折疊的特性。

據AIOT大數據了解，柔性玻璃制作每道環節都是難點，除玻璃本身成型外，包括切割、強化（鋼化）（或減?。┰趦鹊募庸きh節均有很大難度，傳統的平板玻璃加工方法已不適用，加工技術決定著UTG蓋板的加工效率與良品率，現目前業內產品良品率僅約為30%-40%，成為制約UTG產品價格及量產能力的重要影響因素。

關鍵環節一：成型

UTG的生產分為一次成型法和二次成型法。UTG一次成型方法技術壁壘較高，現僅有幾家國外大型顯示玻璃制造商掌握。美國康寧（CORNING）和日本電氣硝子（NEG）使用溢流下拉法，德國肖特（SCHOTT）使用窄縫下拉法，旭硝子（AGC）使用浮法技術。目前只有肖特能量產50微米以下的UTG。

針對目前大部分玻璃廠商無法規?；aUTG的現狀，二次成型工藝——玻璃減薄成為一些柔性玻璃蓋板廠家選擇的量產手段。

1. 溢流下拉法

溢流下拉法是美國康寧公司發明的生產超薄玻璃的方法。該方法是將熔融玻璃液經過攪拌、澄清后通過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，在錐形下部融合在一起，并下拉形成玻璃。

這一方法的關鍵在于控制溢流處的流速。

此工藝的優點：

·生產玻璃的厚度可達到0.05 mm左右，玻璃兩個邊部可采用對輥控制；

·可以進行雙面加熱和冷卻，易于實現溫度控制，非常適合卷繞；

·適用于多種玻璃組分，在氣體中形成表面，表面品質高，無需打磨拋光。

此工藝的缺點：

·需要平衡性良好的調整下拉熔融玻璃的張力和保持熔融玻璃的橫向張力；

·溢流口處整個板寬方向玻璃液溢出量要一致；

·難以做成大面積，產量低，板寬窄，受溢流槽的尺寸所限，板寬通常不足浮法玻璃板寬的一半。

2. 浮法

這是工業上最常用的制作方法，采用浮法技術進行生產柔性玻璃的廠家有旭硝子（AGC）等。一般浮法是將低粘度的液態玻璃傾倒在液態錫床上，玻璃在上面冷凝后，切裝即可。

超薄浮法對工藝控制和裝備要求高，生產難度大。要獲得超薄玻璃，需要根據玻璃液的表面張力、黏度和重力等參數，增加拉邊機數量，設置牽引機，借助于拉邊機和牽引機對玻璃液施加的作用力，來克服玻璃液重力和表面張力的作用，制備超薄浮法玻璃。

此工藝的優點：

·產量高，玻璃面積大，容易做成生產線，可以連續生產大噸位和大規格的產品。

此工藝的缺點：

·隨著玻璃厚度的減薄，拉引量會越來越低，使浮法工藝大噸位生產優勢減弱；

·隨著玻璃厚度的減薄，需要增加拉邊機的數量，這就造成拉薄區長度增加；

·浮法成形時，玻璃下表面會被錫液污染，形成滲錫層，表面粗糙，對于厚度較薄且柔軟的柔性玻璃而言后續處理困難很大。

3. 狹縫下拉法

20世紀末，德國肖特公司開發出狹縫下拉技術，并用此技術生產各種類型性能優異的特種玻璃，目前肖特公司主要采用該工藝生產厚度0.03～0.1mm的柔性玻璃產品。

狹縫下拉法是將熔融玻璃液導入鉑合金所制成的槽中，玻璃液從鉑金漏板狹縫中流出，利用自身重力及向下的拉力拉制的拉邊機、牽引輥等機構拉引成超薄玻璃。

此工藝不足之處：

·由于長時間承受較高的應力，鉑金漏板容易變形，導致狹縫的寬度不一致，流經狹縫的玻璃液，會產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。

·下拉時玻璃的粘度變化范圍大，從低粘性區域到接近固體區域，不易控制玻璃基板的變形過程。

4.化學減薄

化學減薄是針對玻璃的網絡結構，采用不同的酸液（比如氫氟酸）對玻璃表面進行刻蝕以減薄玻璃厚度，達到柔性的目的。一般分為化學減薄和物理研磨減薄，目前產業化工藝一般是兩者的結合，其中化學減薄是工藝重點。

據AIOT大數據了解，UTG薄化工藝一般分為化學減薄和物理研磨減薄，目前產業化工藝一般是兩者的結合，其中化學減薄是工藝重點，主要原理是利用氫氟酸溶液腐蝕玻璃表面。現有化學蝕刻薄化方式主要有四種，分別是多片直立浸泡式、單片水噴灑平式、單片直立噴灑式、瀑布流式，四種化學蝕刻薄化方式各有優缺點且在實際生產中都有所應用。國內顯示行業玻璃減薄行業主要公司有長信科技、沃格光電、優尼科等。

對于掌握溢流下拉法、狹縫下拉法等核心技術的肖特、康寧、電氣硝子等UTG生產企業來說，其生產出來的UTG無需進行減薄，可直接使用在手機蓋板上。然而，目前大部分玻璃廠商無法規?；a超薄玻璃原片，于是在超薄玻璃未實現量產、成本較高的階段中，玻璃減薄成為大部分廠商選擇的實現超薄柔性玻璃蓋板規模量產的手段。

5.二次拉引法

二次拉引法是將玻璃基板向下輸送，利用電爐等加熱工序將輸送到下方的玻璃基板的下端加熱至軟化點附近，使軟化后的玻璃基板向下方延伸，從而制造柔性玻璃基板。

目前，關于二次拉引法制備超薄玻璃的專利和研究很多，但目前主要限于實驗階段，還未付諸于實際生產中。

關鍵環節二：切割

柔性玻璃受其成型方法的影響，邊緣會形成異狀缺陷，需要對其邊緣進行切割處理，消除拉邊機造成的影響。同時因為需要對柔性玻璃進行切割加工，成為特定形狀的玻璃產品，如手機蓋板的“水滴屏”、“劉海屏”等，而對玻璃進行U 形或O 形切割，為前置的攝像頭預留空間。

傳統機械刀輪切割已經不能滿足厚度小于100 μm 柔性玻璃的切割，因此需要進行非接觸式的激光切割來對柔性玻璃進行加工。

2020年月28日，韓國ITI公司表示開發出無裂痕UTG切割技術，表示可以利用冷卻熱激光進行UTG切割，通過激光急速加熱切割部位，再通過冷卻利用玻璃伸縮原理進行切割。

關鍵環節三：鋼化

超薄玻璃之所以機械強度低，原因在于超薄玻璃表面和內部存在大量微裂紋，在外力與環境介質的作用下極易發生裂紋擴展，從而使玻璃遭到破壞。為了克服這個弱點，可對玻璃進行鋼化提高強度。UTG超薄玻璃的鋼化方法主要有物理鋼化、化學鋼化和層壓法?；瘜W鋼化后的玻璃表面壓應力大且均勻，因而強度更高、熱穩定性好，玻璃表面平整光滑并且玻璃不易發生光學畸變及物理變形，成為UTG蓋板加工企業選擇的工藝。

化學鋼化是根據離子擴散的機理來改變玻璃表面的化學組成。即在一定溫度下，把含有小半徑堿金屬離子的玻璃沉浸在含有大半徑堿金屬離子的熔鹽中，產生互擴散過程，擴散到玻璃表面的大離子占據了玻璃亞表面層中小離子的位置，使得玻璃表面體積膨脹產生“擠塞”現象，導致玻璃表面上產生了很大應力的壓應力層，有效消除微裂紋或抑制微裂紋的擴展，顯著提高玻璃的強度。

化學鋼化（離子交換技術）原理示意圖

據AIOT大數據了解，超薄柔性玻璃蓋板化學鋼化技術難度較高、工序復雜，玻璃容易在鋼化過程中破碎或存在彎曲度、壓應力等指標不達標等問題，導致產品良率低。