编者按:当玻璃这一“小透明”被应用于电子设备中时,便成为了无法忽视的存在。在电子玻璃的细分领域内,有两类玻璃尤其关键:一类是位于屏幕下方的基板玻璃,另一类则是覆盖在屏幕之上的玻璃盖板。从高清到超高清,从平面到曲面,从直板屏到多折叠屏,每一次显示技术的飞跃与革新背后,都有玻璃的身影。可以说,这两类轻薄的玻璃,共同支撑了显示面板产业快速发展。现在,显示玻璃也在挖掘新发展之路,通过玻璃基封装向半导体延伸……《中国电子报》特别策划“显示玻璃系列报道”,将全面呈现显示玻璃领域的重大突破、市场现状及发展趋势等内容,敬请关注。
自从苹果iPhone引领智能手机触摸屏革命以来,手机防护玻璃(以下称为“盖板玻璃”)就成为了推进产品变革的重要因素之一。随着消费者对设备外观美感和耐久性的要求越来越高,盖板玻璃的设计与制造技术也在不断进化:防刮、防摔、高透......如今,折叠屏手机形态的变革更是将玻璃的“刚”与“柔”发挥到了极致。
近年来,在“刚柔并济”的行业要求下,国产盖板玻璃产品逐渐“打磨”出自己的竞争力,并赢得了市场认可。
玻璃盖板的进阶之路
2007年,康宁公司应苹果创始人乔布斯之邀,开发了一种新型的手机防护玻璃,并将之作为外层屏幕保护材料首次成功应用于苹果手机中。这一举措不仅提升了智能手机屏幕的耐用性和美观度,同时也揭开了防护玻璃全球化应用的新篇章。自此,盖板玻璃开启了近二十年的商业化历程,并先后经历了四段变革期。
在简单防护功能阶段(2007年-2011年),此时的手机盖板的主要职责仅限于提供基本的物理防护。康宁推出的第一代®大猩猩®玻璃(Gorilla Glass I, GG1)成为了该时期的标志性产品。
随着触控技术的进步,特别是全贴合In-cell/On-cell/OGS技术成为主流,手机盖板玻璃的功能不再局限于防护,还需要满足诸如图形电路加工(OGS盖板)等工艺需求,这要求玻璃具备更高的透光率、介电常数等特性。于是,手机盖板玻璃进入到复杂防护功能阶段(2012年-2016年)。
此后,盖板玻璃不仅要追求性能上的提升,如更强的抗摔能力和防刮擦特性,还要适应冷弯、热弯或激光切割等复杂的加工要求。因此,盖板玻璃进化到全面防护功能阶段(2017年-2021年)。在此期间,微晶玻璃(超瓷晶玻璃)顺势出现,将盖板玻璃硬度推向新高峰。
手机对于盖板玻璃的防护性能一直看得很重,如今市场对这一硬指标的要求越来越高。尤其是在高端机型中,采用微晶玻璃已成趋势。如Apple 16继续沿用了微晶玻璃,这一趋势自Apple 12后一直得到了延续。除苹果外,华为、小米、OPPO、魅族等也开始与鑫晶、佳合等国内玻璃厂展开深度合作,在各品牌的部分旗舰机上采用微晶玻璃。
然而,随着市场竞争的加剧,厂家对盖板玻璃综合性价比的提高越来越重视,成本相对较高的微晶玻璃现阶段还不具备普适性。
康宁®大猩猩®玻璃中国区总经理周晓栋在接受《中国电子报》采访时指出,在中低端手机市场,消费者对于屏幕耐用性的诉求也在提升,这也促使玻璃行业不仅要兼顾产品性能,也要不断思考如何降本。目前来看,二强玻璃,尤其是深度二强玻璃将成为大部分手机产品的首选。为此,2024年,康宁创新推出深度二强技术产品——康宁®大猩猩®玻璃7i,在一定程度上可以看做是在产品性能与价格之间的平衡。
据悉,深度二强玻璃的防护性虽弱于微晶玻璃,但比一般二强玻璃高很多,如其玻璃应力层深度可以提高到140~150微米,同时,它的价格又比微晶玻璃低出不少,适合应用于中高端手机产品。
随着柔性显示技术的发展,折叠手机开始兴起,手机屏幕宣传亮点也开始由“抗摔耐磨”变为“百折不挠”。盖板玻璃产品的所有性能指标及其生产工艺也都在围绕着“柔性”的设计需求展开,盖板玻璃进入柔性新阶段。超薄柔性玻璃(UTG)成为当今电子玻璃“新贵”。
一般而言,玻璃产品的硬度和柔性(韧性)是相互矛盾的:即玻璃硬度越高,柔韧性越差。反之亦然。对于玻璃厂家而言,就是要将“刚”与“柔”的平衡做到极致。
“经过多年探索,我们已经找到了一些行之有效的平衡之法。”国内玻璃大厂彩虹集团有限公司总经理杨国洪对《中国电子报》记者介绍称,为了保证超薄玻璃的防跌落、耐刮擦性能,可以对其表面进行离子交换(化学强化),以保证玻璃品质的刚性,或是在玻璃表面进行特殊处理,如叠加贴合一层薄的层压材料,以实现更大的弯曲程度和弯曲时不易折断。
据杨国洪透露,甚至,部分玻璃厂商已经开发出UTG的升级版——UFG玻璃(不等厚超薄柔性玻璃)以保证产品可以兼顾柔性和抗划伤性、耐久性,数折无痕。
“UFG与UTG最大的区别就是玻璃厚度并不均一,UFG弯折处更薄,更利于提升弯折韧性并减少折痕,而其余部分(两翼)玻璃则稍厚,可以增加屏幕耐用性。”杨国洪介绍说。
国产盖板玻璃崛起
近年来,在“刚柔并济”的行业要求中,国产盖板玻璃产品逐渐“打磨”出自己的竞争力,并逐步赢得市场认可。
根据出货面积,截止2024年8月,在全球盖板玻璃市场(包括铝硅/锂铝硅/微晶玻璃/UTG等),我国旭虹光电(东旭光电子公司)已经超越全球第二大盖板玻璃制造商日本旭硝子,正在向全球20%的市场份额发起挑战;彩虹市场份额与旭硝子难分伯仲,处于行业第三位;国内另一浮法玻璃企业深南玻位居第五。
随着国内玻璃厂商的崛起,国产盖板玻璃的优势确实在持续扩大,并且在多个方面展现出了显著的进步和发展潜力。这些优势不仅体现在技术突破和产品质量提升上,还包括成本控制、供应链响应速度以及市场适应性等方面。
目前,我国盖板玻璃产业整体创新实力明显。
“从技术层面来看,我国在高铝玻璃、微晶玻璃、UTG/UFG等一系列高端材料上取得了重要进展。”中国科学院院士欧阳钟灿向《中国电子报》记者介绍说,例如,四川虹科推出的“王者熊猫”高铝玻璃盖板玻璃的抗弯曲、抗划伤、抗冲击等性能指标达到了国际先进水平而备受青睐;重庆鑫景特玻开发的昆仑玻璃、小米研制的龙晶玻璃等产品的维氏硬度一度超越了苹果iPhone 15系列采用的超瓷晶玻璃;彩虹、凯盛科技等已经具备100微米、50微米,甚至是30微米等不同厚度UTG的量产能力;在深度二强玻璃方面,目前国内部分厂商也具备出货能力......
中建材旗下玻璃厂商凯盛科技相关负责人在接受《中国电子报》记者采访时表示,我国30微米UTG技术全面赶上国外先进水平,叠代UFG技术甚至已经超越国外先进。目前,凯盛科技正在持续进行技术升级,已经成功开发15微米以下的UTG,并转入工业化量产阶段。
业内人士指出,15微米以下UGT若能成功量产,我国超薄玻璃产业有望实现从跟跑、并跑到领跑的跨越。
此外,无论是生产成本还是市场响应能力方面,我国盖板玻璃均具有优势。
平板显示玻璃技术和装备国家工程实验室副主任、北京工业大学材料与制造学部教授田英良向《中国电子报》记者介绍说:“从成本角度来看,由于我国采用浮法生产工艺,单线产能比国外溢流法工艺高出数倍,但投资成本却低很多。因此,国产手机玻璃的成本较国外产品降低了大约50%,使得国产盖板玻璃在市场上具有较强的性价比优势。”
快速响应市场需求变化的能力是国产盖板玻璃产业的另一大亮点。凯盛科技相关负责人指出,随着智能手机更新换代的速度加快,品牌商需要更加灵活地调整生产和设计策略以满足消费者的个性化需求。国内生产企业能够凭借完善的供应链体系,提供更快捷高效的定制化服务,从而更好地支持终端应用市场的发展。
“我国在盖板玻璃的中低端领域基本上与海外不存在多大差距,包括钠钙玻璃、铝硅玻璃和普通二强玻璃,甚至业务国内的制造成本优势而使得本土化产品的性价比还有所领先,这也是近一两年来海外公司不得不逐渐缩小中低端产品产能的内在动因。”杨国洪表示,未来,随着越来越多手机品牌选择采用国产盖板玻璃,我国玻璃企业的市场占有率将持续提升。
作者丨谷月编辑丨邱江勇美编丨马利亚监制丨连晓东