2月22日晚,华为Mate X2发布,新一代折叠手机引发超300万人抢。遗憾的是,与华为Mate X2将采用超薄柔性玻璃作为盖板材料以提高耐磨性和使用体验不同,华为Mate X2实际上改为内折设计,借助伸缩铰链设计解决了折痕问题,但仍然使用了由透明聚酰亚胺薄膜制成的盖板,耐刮擦性和耐热性相对较差。有业内人士猜测,这可能是华为无奈之举。目前世界上只有少数企业拥有超薄柔性玻璃盖板的制造技术,产能严重不足。但随着未来柔性屏应用领域的不断扩大,头宝研究院认为超薄柔性玻璃罩将比CPI罩更具竞争力。
什么是超薄柔性玻璃盖板?
显示器中使用的大部分玻璃板的厚度约为0.1毫米-0.7毫米,厚度小于0.2毫米的玻璃因其柔性和可卷绕的特性而被称为超薄柔性玻璃基板。由超薄柔性玻璃基板制成的柔性外玻璃保护片称为超薄柔性玻璃盖板。
超薄柔性玻璃盖板的主要原料是超薄玻璃基板。经过切割、回火、镀膜等工艺,不仅具备了玻璃的基本功能,还具有轻盈、柔韧、无折叠痕迹的专属特性。以三星第二款折叠手机Galaxy Z Flip盖板为例,它是由韩国DowooInsys公司采购肖特的超薄玻璃原料,经过切割、回火等加工,制成超薄柔性玻璃盖板,再送到三星显示公司挂到OLED面板。
超薄柔性玻璃罩行业正处于发展初期。目前主要用于折叠屏手机和智能手表。但随着技术和产业链的成熟,超薄柔性玻璃盖未来的应用领域将不断拓展,广泛应用于各种具有折叠显示和触控功能的电子消费产品,如折叠屏平板、折叠屏笔记本电脑、智能可穿戴设备等。
透明聚酰亚胺膜盖vs超薄柔性玻璃盖,未来谁是主流?
随着折叠屏时代的到来,柔性盖是折叠终端设备外层不可缺少的保护层。透明聚酰亚胺薄膜和超薄柔性玻璃基板是目前市场上主要且有争议的可折叠覆盖材料。2019年,第一代折叠手机全部采用CPI作为盖板。CPI盖板折叠性能较好,但存在易折痕、易划伤、耐热性低、触感差等缺陷。柔性盖板直接暴露在折叠式电子设备表面,需要经常弯曲折叠。CPI材料在耐刮擦性、透光率、耐热性等方面无法满足盖板的高性能要求。因此,从2020年开始,终端设备厂商更加注重柔性、耐刮擦性、透光性、触感、美感更好的超薄柔性玻璃盖板。2020年上半年,三星的折叠手机Galaxy Z Flip开始采用超薄柔性玻璃盖。2020年下半年,三星将再次推出Galaxy Fold2和Galaxy Z Flip 5G两款采用超薄柔性玻璃盖的新品。在三星的带领下,超薄柔性玻璃盖将以其优异的性能逐渐取代CPI盖,将成为柔性盖新的发展方向,有望在2021年被众多新车型采用。
目前折叠手机市场的增长对CPI和超薄柔性玻璃罩企业的发展起到了积极的推动作用。但随着未来柔性屏应用的不断扩大,超薄柔性玻璃罩的竞争力将比CPI罩更加突出。预计未来超薄柔性玻璃盖的市场容量将远远超过CPI盖。主要原因是超薄柔性玻璃盖板在不同的应用领域具有更强的适用性和美观性。比如在汽车领域,如果将CPI盖板用于汽车中控显示屏,其档次和性能都会有一定程度的降低。
图1:透明聚酰亚胺盖板与超薄柔性玻璃盖板的对比
超薄柔性玻璃盖板制造:切割和回火两个核心环节
在超薄柔性玻璃罩产业链中,上游主体是玻璃基板制造商,负责向中游提供原材料;中游主体为超薄柔性玻璃盖板制造商;下游实体涉及柔性板制造商和终端设备制造商。
图2:超薄柔性玻璃罩产业链
上游超薄玻璃基板是超薄柔性玻璃盖板的关键原材料,是指玻璃厂商生产的尺寸固定、抗冲击能力弱的超薄玻璃原板。超薄玻璃基板制造工艺复杂,行业进入门槛高。溢流熔融法、孔口下拉法等核心技术主要由肖特、康宁、电硝等海外企业掌握。近年来,这些海外厂商成功研发并落地生产厚度小于100μm的超薄玻璃基板产品,成为行业龙头。例如,肖特推出了超薄玻璃Flex,这是一种厚度小于70μm的超薄玻璃基板产品,无需减薄、弯曲半径小于2mm、化学回火处理和批量生产。此外,美国康宁公司采用溢流熔融法制备了厚度仅为100μm的超薄玻璃基板——柳树玻璃。与海外玻璃基板厂商相比,洛阳玻璃、徐东光电、彩虹股份等多数中国厂商生产的超薄玻璃基板厚度在300 μm-1500 μm左右,仅有少数企业在进行100 μ m超薄玻璃基板的R&D和试生产,因此,中国玻璃厂商仍需在“微尺度”和“柔性”等技术上取得进一步突破。在目前上游产业发展现状下,海外玻璃厂商是大多数中游超薄柔性玻璃罩厂商的首选原材料供应商。主要原因是肖特、康宁、电尼兹等厂商的超薄玻璃基板产品性能优异,不需要减薄,已经实现稳定量产。
中游厂商采购超薄玻璃基板进行切割、回火等一系列深加工,生产出适用于折叠设备的超薄柔性玻璃盖板。代表厂商有韩国道云思、长鑫科技、苏川科技等。超薄玻璃罩的生产步骤主要涉及减薄、切割、回火等核心工序:
1.减薄:玻璃减薄是指通过物理或化学方法使玻璃基板的厚度变小,从而达到轻薄柔韧的目的。目前大多数玻璃厂商无法大规模生产超薄玻璃基板,部分中游厂商需要拓展玻璃减薄业务,实现超薄柔性玻璃盖板的生产。但是,对于直接从海外供应商采购玻璃原材料而不减薄的超薄柔性玻璃罩制造商来说,减薄就变成了一个不必要的过程。在尚未实现超薄玻璃基板量产且成本较高的阶段,玻璃减薄可以有效解决超薄柔性玻璃盖板的量产问题。未来3-5年,随着技术的不断迭代升级,中国玻璃厂商有望打破国外垄断,实现超薄玻璃基板不减薄量产,使超薄柔性玻璃罩厂商简化减薄工艺,提高超薄柔性玻璃罩产品的生产良率和效率。
2.切割:早期超薄柔性玻璃罩生产厂家主要采用机械切割的方式切割玻璃,但这种方式容易导致玻璃崩边或切割后玻璃边缘粗糙,需要多道工序修复,导致产品良率低,单价高。机械切割工艺复杂,很难在短时间内提高成品率,因此一些超薄柔性玻璃盖板的生产厂家开始利用激光设备开发和应用超薄柔性玻璃盖板的切割技术。此外,超薄柔性玻璃盖板切割技术的升级也离不开先进的设备。高质量的激光设备切割精度高,能有效减少切割缺陷,而激光设备的性能主要取决于三个关键因素:激光技术、光学技术和工业软件系统。通过自主研发,速川科技开发出了自己的光学技术和工业软件系统,产品加工质量有了很大提高。
3.增韧:原材料超薄玻璃基板虽然具有良好的柔韧性和光学性能,但存在机械强度低、易断裂等缺陷,抗断裂能力在弯曲和折叠时较差,不能直接作为手机盖板使用。为了解决玻璃强度问题,中游厂商通过对超薄玻璃基板进行化学增韧,提高玻璃的抗冲击性能和抗划伤性,进而形成可应用于面板的超薄柔性玻璃盖板。化学钢化又称离子交换增强法,是将玻璃置于350 ~ 500℃的硝酸钾溶液中,使玻璃表面半径较小的钠离子与溶液中半径较大的钾离子充分交换,利用碱离子体积的差异在玻璃表面形成“拥挤”压应力,从而提高玻璃强度。超薄柔性玻璃盖板的化学钢化工艺难度大,工艺复杂,钢化过程中玻璃容易破碎,或者存在弯曲度、压应力等指标不达标的问题,导致产品成品率低。因此,中游加工厂商仍需不断优化超薄柔性玻璃盖板的钢化工艺,在玻璃硬度、厚度和柔性之间寻求平衡,从而提高良率,满足更多折叠终端设备的不同需求。
图3:化学回火原理示意图
一般来说,与传统的玻璃深加工工艺相比,超薄柔性玻璃盖板的制造工艺难度极大,行业内产品良率在30-40%左右。除了切割、回火等关键环节外,超薄柔性玻璃盖生产线的自动匹配也是提高产品良率、实现量产的关键因素。全球超薄柔性玻璃罩行业发展初期,具备超薄柔性玻璃罩制造技术的企业较少,市场竞争体系尚未形成,关键制造环节存在明显不足,企业需要在每一个制造环节寻求创新和突破。目前市场上凭借自主创新能力和先发优势脱颖而出的企业只有苏川科技等少数,成功生产出厚度为30/50/70μm的超薄柔性玻璃盖板,其中50μm厚度的产品弯曲半径≤ 1.5mm,折叠次数超过50万次。
下游折叠市场爆发,超薄柔性玻璃盖板空市场巨大
折叠手机是未来智能手机的新形态之一,具有屏幕大、使用方便等优点,能够为消费者提供更好的娱乐和操作体验。随着超薄柔性玻璃盖技术的成熟和良率的提高,移动设备终端厂商纷纷进入折叠屏手机市场。除了华为、三星、摩托罗拉等手机厂商,苹果、OPPO、小米、vivo等大型厂商也积极布局折叠手机并申请相关专利。华为正式宣布,将于2月22日发布新一代折叠手机——Mate X 2;三星有望推出Galaxy Z Fold 3和Galaxy Z Flip 3;七月;小米、OPPO和vivo也有望在今年推出首款折叠屏手机。
折叠手机是未来十年高端智能手机市场增长最快的细分市场。预计全球折叠手机出货量将从2020年的400万部增加到2025年的9000万部。折叠手机日益增长的需求将推动上游对超薄柔性玻璃盖的需求。预计到2025年,应用于折叠屏手机的超薄柔性玻璃盖市场规模将超过184亿元。除了手机领域,超薄柔性玻璃盖还将加速其在平板电脑、笔记本电脑、智能穿戴等其他衍生场景的渗透。预计到2025年,平板电脑和手机超薄柔性玻璃盖的市场规模分别为44亿元和84亿元。随着超薄柔性玻璃盖板生产规模的扩大,拥有先进切割回火技术的中游企业将受益。
苏轼科技将参加2021年MWC世界移动通信大会,展示其科技风格
中外合资超薄柔性玻璃罩制造商江苏苏川科技有限公司,正计划以规模和技术打造全球领先的超薄柔性玻璃罩基地之一。速川科技具有以下三大竞争优势:
●政府资金和资源支持。宿川科技得到了政府产业引导基金、人才引进补贴、厂房设备补贴等多项政策的支持。2020年8月,上海上川科技有限公司与南通苏锡通科技产业园签署投资协议,共同投资60亿元建设年产5000万片超薄柔性玻璃盖板项目。项目建成后,产值将达到100亿元;
●强大的团队实力。在中韩合作的背景下,苏松科技不仅拥有专业的核心技术专家和设备设计制造团队,更拥有经验丰富的管理运营团队,在运营和新材料行业积累了丰富的实践经验;
●持续的技术创新和大规模生产。凭借先进的超薄玻璃基板加工技术,宿川不仅生产出8种厚度为30/50/70μm、7.1英寸至15.1英寸的超薄柔性玻璃盖板,而且具备量产能力。通过不断优化超薄玻璃基板的加工工艺,创造了最短、最有效的生产工艺,从而大大提高了量产能力。
2021年2月23-25日,速传科技将在上海2021 MWC移动世界大会上亮相。以“万物柔性”为主题,通过静态和动态的折叠和卷曲,向公众展示不同规格和形态的超薄柔性玻璃罩产品。
之后,速川科技还将公布其超薄柔性玻璃盖板产品的良品率,感兴趣的朋友可以持续关注后续的深度内容。