两张玻璃背后的角力

科技

2023-06-20 11:06

玻璃原本平淡无奇，当应用于电子设备中时，便变得不再普通。在电子玻璃细分领域中，有两片玻璃非常重要：一片是托在屏幕下的玻璃基板，另一片是盖在屏幕上的玻璃盖板。就是这两片薄薄的玻璃，却在很长一段时间内，成为挡在我国显示产业中两堵透明的墙。

大尺寸玻璃基板成功突围

由于对性能的要求十分严苛，电子玻璃的制造工艺一直是行业中的难题，高端技术专利长期掌握在美国康宁、日本旭硝子（AGC）、日本电气硝子、日本板硝子（NSG）等少数国外公司手中，这些上游制造企业拥有很强的议价能力。

电子玻璃市场份额

数据来源：Maia Research and Analysis

以液晶面板为例，显示玻璃基板在其上游原材料成本中占比超过15%，面板成品的分辨率、透光度、厚度、重量、可视角度等指标都与所采用的玻璃基板质量密切相关。显示玻璃基板之于液晶面板产业的意义，相当于硅晶圆之于半导体产业。

中国科学院院士欧阳钟灿在接受《中国电子报》采访时曾感慨：“美日企业经过20多年技术研发和积累，垄断了全球玻璃基板市场，获取高额的利润。没有自己的玻璃基板企业，平板显示产业的发展很容易被别人‘卡脖子’。”

显然，玻璃基板这条路中国必须要走通，虽然万分艰难。

国内企业经过多年摸索，终于在2008年等来彩虹集团的第一块液晶玻璃基板产品下线。此后，彩虹集团、中国建材集团、东旭集团等中国企业开始大力推进玻璃基板的国产化进程，部分企业成长迅速，能够批量生产G6代线及以下尺寸的玻璃基板。不过，这样还不够。

随着人们对显示产品的要求越来越高，面板也向着大尺寸和超高清进化。而玻璃基板的尺寸越大，生产难度亦越高。

“从G6代跨度到G8.5代，对玻璃制造商来说是大挑战。”彩虹显示器件股份有限公司总经理李淼在接受《中国电子报》记者采访时表示，G8.5代玻璃尺寸2200mm×2500mm，面积是6代玻璃的两倍，厚度降低至0.5毫米，其制造难度之大可想而知。

“大尺寸玻璃基板生产难度的确很大。”北京交通大学教授徐征告诉《中国电子报》记者，虽然G8.5相比G6面积增加一倍，但是对单张玻璃的微缺陷数量要求却保持不变，缺陷密度要求大幅下降，工艺实现难度更大。此外，大尺寸玻璃基板的板厚均匀性和平整度要求维持不变，控制的精细程度要求更加苛刻。因此，之前G8.5代+液晶玻璃基板是我国显示面板制造关键材料配套率最低的一环。

为了推进我国高世代玻璃基板发展，中国企业与多家掌握核心技术的美日企业建立了高世代玻璃基板的合作关系，但实际上，这些合资与合作主要集中在玻璃基板冷端的后段工序，玻璃基板中最核心的前段热端工序还得靠我们自己摸索。

彩虹液晶玻璃基板生产产线

在十多年的产业积累和持续技术攻关下，国内G8.5代玻璃基板终于实现了突破。

2019年6月份，我国首个G8.5代液晶玻璃基板在凯盛集团旗下全资子公司蚌埠玻璃工业设计研究院生产线点火，这意味着我国首次实现G8.5代液晶超薄浮法玻璃基板打破国外垄断，实现量产。2020年，彩虹股份首条溢流法G8.5玻璃基板生产线在彩虹合肥基地成功量产；2022年，其G8.5+大吨位液晶玻璃基板达产速度达到国际同行最好水平；今年2月，彩虹股份G8.5二期顺利点火投产。

彩虹电子玻璃研究院副院长王答成向《中国电子报》透露，彩虹的玻璃可以说是完全自主知识产权的产品，从源头实现自给自足。溢流砖是玻璃基板生产中的一个关键材料，要在高温环境下用三年以上。从2014年开始，彩虹与国内生态链企业联合研发，围绕结构和工艺进行设计，最后获得了成功。“关键材料你有可能花几倍的代价也未必能够买到，它的研发成功对产业风险的降低和G8.5的采用提供了信心”。王答成说。

全球电子玻璃市场构成

数据来源：Maia Research and Analysis

超薄玻璃盖板刷新纪录

我国玻璃基板在尺寸方面不断蓄力突破的同时，玻璃盖板也正在厚度上下着苦功。

一般把0.1～1.1毫米厚度的玻璃称为超薄玻璃（UTG）。在智能手机行业中，超薄玻璃主要被用于屏幕盖板材料，除了可以提高屏下指纹识别的速度与准确度外，UTG在耐刮擦、硬度、光学性能、平整度、外观及触感等方面具有优势。

然而，超薄玻璃与玻璃基板一样，因为研发过程需要多学科、多领域的高度复合集成，工艺技术复杂、生产难度极大，核心技术长期被美国、日本少数几家公司所垄断。

早在2005年，日本玻璃制造商日本电气硝子就开发出了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；美国材料制造商康宁在2012年也发布了厚度为0.1毫米的超薄柔软性玻璃Willow Glass，并逐渐将其应用于智能手机、平板电脑以及笔记本电脑等高性能便携设备的OLED和LCD屏幕上。

相较之下，我国在2013年以前甚至还没有生产1.1毫米以下厚度超薄玻璃的能力，所有的超薄玻璃都需要进口，导致产品价格常年居高不下。

2018年，凯盛科技突破了百余项技术瓶颈后，终于将玻璃厚度一降再降，最终成功生产出仅0.12毫米、相当于A4纸厚度的超薄玻璃，柔韧性很好，被弯曲成环状也不会折断。

“这是我们运用浮法玻璃生产工艺，也就是熔融的玻璃液自由流淌到锡液上进行展薄、拉伸的成形方法。”中国工程院院士、中国建材集团总工程师彭寿介绍称，在突破原料提纯、玻璃组分及配方、新型熔化、超薄成形等系列技术瓶颈后，我国拥有了这一技术的自主知识产权，创造了浮法技术工业化生产的世界最薄玻璃纪录。

业内人士指出，0.12毫米超薄电子玻璃的成功量产，不仅标志着中国打破了发达国家长期对超薄玻璃技术的封锁，而且还打通了从实验室到产业化的“最后一公里”，实现了从跟跑、并跑到领跑的跨越。

既然超薄玻璃能卷曲，那么能否像A4纸一样近乎折叠呢？此后，凯盛科技开始向可折叠玻璃进军。

就在上个月举行的2023中关村论坛上，凯盛科技“30微米柔性可折叠玻璃”被作为重大成果发布。30微米，也就是0.03毫米，这是目前工业化最薄的可折叠玻璃。

30微米柔性可折叠玻璃

中国建材集团凯盛科技股份有限公司副总经理张少波在接受《中国电子报》记者采访时表示：“就是这张厚度只有A4纸的四分之一的极薄玻璃，却能在连续弯折40万次后还能保证玻璃性能无变化，主要性能指标和产品良率达全球顶尖水平。另外，玻璃弯折半径可达到0.5毫米，将其用在折叠屏手机上基本实现了严丝合缝。”张少波说，而屏幕越薄，意味着手机整体也就越轻薄。

近年来，超薄玻璃UTG正逐渐被折叠屏手机厂商所推崇。三星已将Fold 2和Fold 3从初代开始使用的CPI材料换成了UTG材料。OPPO Find N、vivo X Fold、小米Mix Fold 2等产品也都选择了UTG玻璃盖板。有消息称，华为也将更新Mate X/XS的外折叠设计，并首次采用由凯盛科技独家供应的UTG盖板。

玻璃基板大小从最初的G5、G6到G7.5再到G8.5，玻璃盖板厚度从最初的1.1毫米到0.12毫米再到30微米，中国企业用十余年的潜心修炼，证明了在技术能力和工程能力上已迎头赶上，甚至有望超越。张少波透露，随着生产线的不断优化，预计今年年底凯盛科技还可实现30微米超薄玻璃的一次成型。此外，凯盛科技还将努力研发出10微米的超薄玻璃，作为半导体的衬底材料，助力国产半导体行业的发展。

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作者丨谷月

编辑丨邱江勇

美编丨马利亚

监制丨连晓东

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来源: qq

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