超薄高铝电子玻璃的成形方法

尹迪龙  ,张玉阳 ,张帆 ,赵振国 ,任智宝

摘要：电子信息显示行业是我国重要的支柱性产业之一，随着智能显示行业的扩大，特别是智能手机的不断进步，电子玻璃得到突飞猛进的发展。由于玻璃的外观精美、工艺成熟、性能优异，成本低等优势，目前已经成为电子显示行业不能缺少的关键基础材料。高铝超薄电子玻璃就是其中的一种，具有不可替代的作用。高铝超薄电子玻璃是平板电脑和手机等电子产品触摸屏首选玻璃盖板。这种材料的玻璃盖板能延长平板电脑和手机等电子产品的使用寿命，并有效提高电子产品的显示效果。本文根据作者多年工作经验，对超薄高铝电子玻璃的成形方法进行了详细的阐述和分析，共大家参考和借鉴。

关键词：超薄高铝电子玻璃；成形方法

1引言

超薄电子玻璃是指厚度在0.1-1.1mm范围内的的电子玻璃。电子玻璃系指可应用于电子、微电子、光电子领域的一类高技术产品，主要用于制作集成电路以及具有光电、热电、声光、磁光等功能元器件的玻璃材料。基板玻璃是目前在微电子、光电子和新能源等高新技术中应用最广、发展最快的特种玻璃之一。主要包括液晶和太阳能电池用基板;存储器(磁盘和光盘)用基板;光掩膜基板(又称制版玻璃)，这是集成电路制作过程中制备光刻用的光掩膜板。现代科学技术的发展离不开这些电子玻璃。超薄高铝电子玻璃主要用于手机、平板电脑、GPS（全球卫星导航系统）、POS（销售点终端）和游戏机的接触屏。超薄高铝电子玻璃性能优点，特别是在抗划伤、韧性和硬度等方面优于普通钠钙玻璃，因此，高铝超薄电子玻璃是平板电脑和手机等电子产品触摸屏手选玻璃盖板。这种材料的玻璃盖板能延长平板电脑和手机等电子产品的使用寿命，并有效提高电子产品的显示效果。

2中国高铝超薄电子玻璃行业市场发展概况

在《产业结构调整指导目录（2011年本）（2013修正）》鼓励类产业中列出了“电子工业用超薄（1.3mm以下）、太阳能产业用超白（折合5mm厚度可见光透射率＞90%）、在线镀膜玻璃和低辐射等特种浮法玻璃生产线”。由此看出，发展高铝超薄电子玻璃行业符合国家有关产业的方针和政策。高铝超薄电子玻璃是平板电脑和手机等电子产品触摸屏首选玻璃盖板。这种材料的玻璃盖板能延长平板电脑和手机等电子产品的使用寿命，并有效提高电子产品的显示效果。目前，高铝超薄电子玻璃市场主要为美国康宁（CORNING）公司所占有，日本旭硝子公司及德国肖特公司也已进入，美国康宁公司玻璃原片市场认可度高，其玻璃原片供不应求。

3超薄高铝电子玻璃的主要成形方法

3.1超薄高铝电子玻璃的特点

高铝电子玻璃的特点是高温粘度大,熔化澄清均化困难,成形温度高、成形温度粘度曲线陡、料性短,对成形温度、拉引速度角度和温度等参数的控制和优化,是制备薄型铝硅酸盐玻璃的主要技术难点。高铝电子玻璃具有五大优越性，一是具有强大的耐冲击性和高强度（抗折强度），能对应于各种新颖设计。二是具有高耐磨性和韧性，能同时实现漂亮的外观和高信赖性。三是具有高品位的光学特性，高透明玻璃可以实现液晶的品质表示。四是独特的玻璃组成成份使玻璃具有较高的耐久性和安定性。五是具有优良的加工性，使用标准的加工设备和条件就可以实现高性能加工。

高铝电子玻璃具有高耐用度和防刮伤性，能够承受强力的挤压和反复的触摸，能够满足大批量用户的需求。作为较独特的功能，防刮擦一直是用户们较乐于挑战的一个项目，一些用户有意使用刀子或者钥匙在屏幕划擦，以测验玻璃的防擦性，往往在擦拭屏幕后，不显示划痕。目前所有智能手机、平板电脑等各类触控类消费电子均使用盖板玻璃。

3.2生产技术概要

目前盖板玻璃基板按生产配方的不同可分为纳钙玻璃和高铝玻璃，按生产工艺的不同则又可分为浮法和溢流法。而目前钠钙玻璃都采用浮法工艺生产，故此目前市面上有三类玻璃盖板基板，即浮法钠钙玻璃盖板基板，浮法高铝玻璃盖板基板和溢流高铝玻璃盖板基板。目前垄断市场的美国康宁“大猩猩”玻璃采用溢流法生产，日本旭硝子“Dragontrail”玻璃采用浮法工艺生产。

钠钙玻璃的玻璃液成分是在二氧化硅中加入氧化钙和氧化钠等，一般玻璃厂都不存在配方壁垒，进入门槛较低；但是纳钙玻璃的强化深度最多做到30um，强化难度高，压应力也仅分布在550-750MPa的水平，钠钙玻璃表面易划伤、易压碎，主要用于低端产品。高铝玻璃则是在基本的玻璃成分之外加入氧化铝，一方面可以增加玻璃材料本身的强度，另一方面也可降低强化难度，强化深度可以达到80um以上，压应力也在750MPa以上，性能优势明显。

3.3超薄高铝电子玻璃的主要成形方法

超薄高铝电子玻璃的主要成形方法有浮法、溢流下拉法、二次拉制法、狭缝下拉法和二次抛光法等。其中浮法和溢流下拉法为主流的两种。

3.3.1浮法

高铝超薄玻璃也叫高铝超薄电子触控玻璃，是电子信息显示产业所需的关键核心材料。一般把0.1-1.1毫米厚度的玻璃称为高铝超薄玻璃，电子信息行业的液晶显示器普遍使用0.55-1.1毫米浮法高铝超薄玻璃。浮法成形技术的优点是吨位大，原板宽度宽等优点；但是由于玻璃表面的沾锡问题需要进行二次研磨、抛光处理，增加了投资和运行成本，多用于生产普通钠钙硅超薄玻璃和低铝玻璃。

3.3.2溢流下拉法

溢流下拉法是美国康宁公司的专利权，具有玻璃表面质量好、无需成形介质、无需二次加工等优点，缺点是制备大板受成形方法限制。

3.3.3二次拉制法

日本NEC公司的专利权，是将已经成形的平板玻璃通过再加热软化后再一次引下拉薄的方法，薄板的平整性较好，可以连续生产，初期投资和生产成本低。

3.3.4狭缝下拉法

澄清均质的熔融玻璃液流过内衬铂金制的细长缝隙后利用双辊引下制成薄板，适用于连续拉制薄板（几十至几百微米厚度的玻璃），平整度相比溢流法稍差。

3.3.5二次抛光法

一般生产超厚舶来砖制品，根据需要进行切割、研磨抛光处理，生产成本高，效率低，在异型和超薄柔性玻璃应用较多，不受玻璃组成的限制。石英玻璃、高硼硅玻璃、高铝玻璃、微晶玻璃、航空航天抗辐照玻璃等品种都能采用二次抛光法制备。

4超薄高铝电子玻璃的技术门槛、发展方向

由于目前掌握盖板玻璃技术的生产企业仅有国外4家企业，国内也有多家企业进行了盖板玻璃生产尝试，但均未能成功量产，这也是导致市场被国外企业垄断的主要原因，足见其技术门槛非常高。关于苹果公司将采用蓝宝石作为盖板玻璃的情况，康宁高级副总裁托尼·崔潘尼（Tony Tripeny）认为：相对于大猩猩玻璃，蓝宝石玻璃存有许多缺点。它比大猩猩玻璃贵10倍，而且要重1.6倍。蓝宝石玻璃不利于环保。蓝宝石晶体的生产过程比生成玻璃所要消耗的能量多出约100倍。它的光线传输相对较弱，也就意味着要么调光设备要么缩短电池寿命。虽然蓝宝石玻璃是一款防刮产品但却易碎，而经过美国康宁测试，大猩猩玻璃可以承受比它重约2.5倍的压力。因此从行业的整体需求和趋势来看，蓝宝石玻璃在消费类电子产品中并不具备较大的吸引力。除非它的价格能够显著下降，否则在产品设备的竞争中很难比大猩猩玻璃更具竞争力。除了高铝玻璃，目前暂时尚未找到性能更优的替代产品。

随着未来触摸市场的发展，消费者追求相关产品的轻薄便利将成为新的趋势，消费者需求也将促使高铝盖板玻璃薄化发展，这将成为行业持续发展的推动力。

5结束语

近年来，智能手机、平板电脑等电子产品逐步向轻薄化、智能化、高性能化方向发展，而实现轻薄化、提升透光率、改善用户体验等要求主要由触控面板和显示面板来实现，作为显示面板所需的关键原材料，高铝超薄玻璃凭借轻巧、透过率高、光电性能好、环保等优越性，在电子信息显示产业中扮演着越来越重要的角色。

参考文献

[1]显示器用超薄柔性玻璃[J].王承遇,卢琪.玻璃与搪瓷.2016(03)

[2]超薄玻璃的研究和发展[J].夏素旗,顾少轩,徐心怡.建材世界.2015(04)

[3]超薄浮法玻璃[A].姜宏.全国第六届浮法玻璃及深加工玻璃技术研讨会论文集[C].2006

[4]铝硅酸盐超薄玻璃应用与关键生产技术[A].田英良,孙诗兵,张港,张磊.中国硅酸盐学会玻璃分会2009年全国玻璃科学技术年会论文集[C].2009