超薄铝硅酸盐玻璃发展及应用

超薄铝硅酸盐玻璃发展及应用

作者：刘红刚平文亮龚锋杰王明忠周翔磊

来源：《科技创新导报》2017年第21期

摘要：铝硅酸盐玻璃是一种可化学强化的高强度玻璃基材，广泛应用于各种消费电子领域，尤其是作为触摸屏保护玻璃。随着电子产品设计的轻薄化以及OLED柔性触摸屏技术的逐渐成熟，市场上对超薄铝硅酸盐玻璃的需求量会呈现出井喷式的增长。南玻集团基于自身多年的浮法玻璃生产经验，于2016年成功生产出0.2～2.0mm厚度范围的超薄铝硅酸盐玻璃。

关键词：铝硅酸盐玻璃浮法工艺超薄保护玻璃触摸屏

中图分类号：TQ17 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）07（c）-0063-04

Abstract：Alumino-silicate glass is a kind of being chemically toughened glass material with a high mechanical strength property，which is widely used in all kinds of consumer electronics，especially used as the protected glass of touch screen.As the lightweight design of electronic device being and the OLED touch screen maturing gradually，the market demand for ultra-thin alumino-silicate glass can present a spurt of growth. Based on our own years of experience in float glass，CSG company had successfully produced a range of 0.2～2.0mm thickness ultra-thin alumino-silicate glass in 2016.

Key Words：Alumino-silicate glass； Float process； Ultra-thin； Cover glass； Touch screen

铝硅酸盐玻璃以其高透过率、高强度、高硬度的物理特性在建筑、信息、航空等行业，尤其是触控显示行业得到迅猛发展[1]。随着触摸屏电子产品的普及，人们对触摸屏盖板玻璃的要求越来越高，耐划伤、耐冲击、高透过率等性能已经成为触控屏行业的基本要求，玻璃的加工性能和钢化性能直接影响盖板玻璃的成本，在触控屏上下游产业链中也具有非常重要的意义[2-3]。行业内通常将Al2O3含量大于8 wt%，R2O（主要为Na2O和K2O，也可以是Li2O）含量大于11 wt%的硅酸盐玻璃定义为高碱铝硅酸盐玻璃[4]。在20世纪60年代，国际玻璃生产巨头美国康宁Corning公司和德国肖特SCHOTT公司就已经开发出来了高铝硅酸盐玻璃配方，但是直到2008年以后的智能机时代到来，随着以电容触控技术为代表的触控显示电子设备迅猛发展，铝硅酸盐可钢化玻璃才得到了充分的认识和应用，并迅速占领市场。

应用于触控屏保护玻璃的厚度基本在1.0mm以下，厚度差小于30μm，平整度要求波纹度小于0.15μm/20mm[5]。由于盖板保护玻璃主要应用产品为手持式消费电子产品，为了达到耐划伤、高强度的性能要求，加工好的原片玻璃需经过化学强化的工序，化学强化的原理是将含有Na2O的玻璃在硝酸钾熔融盐中，K离子和玻璃中的Na离子进行交换，在玻璃表面形成一层压应力层来达到增加机械强度的目的[6]。

以手机与平板电脑为主要应用的触摸屏电子产品，除了须接受严苛的落球、整机跌落等测试项目，又须符合轻薄的设计概念，尤其是用于下一代OLED柔性显示面板的保护玻璃，尺寸厚度小于0.3mm，弯曲半径小于30mm是基本的性能要求，因此如何提高铝硅酸盐玻璃的技术生产水平，提供符合市场需求厚度和质量的玻璃基板是主要玻璃制造商目前急需解决的技术障碍。南玻集团基于市场需求，依靠自身成熟的浮法玻璃制造工艺，于2016年完成0.3mm以下厚度的高铝硅酸盐玻璃的生产技术革新，目前能稳定提供0.2～2.0mm的高铝硅酸盐玻璃基板。

1 高铝硅酸盐玻璃目前的发展现状

触摸屏及其他电子设备用可钢化玻璃目前主要分为高中低三级市场，以美国康宁、日本电气硝子为代表的中高端市场，以日本Asahi龙迹、国内熊猫和南玻高铝为代表的中低端市场，低端市场主要为旭硝子的AS2、南玻中铝（河北视窗）等。

1.1 高铝硅酸盐玻璃组分

目前市场上常用的高铝硅酸盐玻璃成分的化学组成范围大致为（wt%）：SiO2：55～

65wt%，Al2O3：10～17wt%，B2O3：0～6wt%，R2O：11～18wt%，RO：1～8wt%。SiO2、B2O3和A12O3决定了玻璃的机械强度和基本性能，R2O起到了助熔的作用，同时也为化学离子交换提供了基础，RO的主要成分为MgO，CaO的含量很少，这主要是因为CaO能够阻碍Na离子与K离子的顺利交换。康宁、肖特、旭硝子、电气硝子、旭宏及南玻的高碱铝硅酸盐玻璃的化学成分如表1所示[4，7-9]。

1.2 高铝硅酸盐制造方法及产品厚度范围

国内外各大玻璃制造商瞄准超薄铝硅酸盐玻璃市场，集中资金和技术研发适用于电子设备镜头保护玻璃、指纹识别保护玻璃、超薄感应芯片及OLED柔性显示面板保护玻璃等领域的0.3mm以下厚度的超薄玻璃生产方法。目前各主流生产厂商的超薄玻璃生产方法和厚度如表2所示。

表2中的信息主要为各公司网站上公布的玻璃厚度信息，目前只有肖特、NEG能通过下拉法提供厚度低于0.1mm的玻璃，旭硝子可以通过微浮法制造0.1～0.3mm的超薄玻璃，国内厂家来看，拥有多年的浮法生产技术的南玻集团能稳定提供0.2～0.3mm的超薄玻璃，占据国内超薄玻璃生产的领先地位。其他厂家要获得超薄玻璃，基本上是下游玻璃加工厂商通过化学减薄的方法得到，此类玻璃产品的腐蚀表面平整度和厚度均匀性不及自然空气抛光的玻璃，且由于化学腐蚀过程是个高污染高危险的工序，不符合环保规范，最终必将会被取代。

2 南玻超薄铝硅酸盐玻璃性能