随着折叠手机越来越多的机型品牌上市,今天这里讲讲被称为次世代显示核心技术的折叠屏关键部件——柔性折叠盖板。
目前,可以量产并上市的柔性折叠盖板材质主要分两类,CPI和UTG。
一、CPI时代
CPI指的是Colorless Polyimide,学名无色聚酰亚胺,简称透明PI膜,它属于一种工程塑料。
韩国KOLON公司是最早成功研发出折叠屏幕使用的透明PI膜,它在量产设备的配备上领先于日本住友和韩国SKC。
但是,很奇葩的是,当时KOLON却没有真正掌握起到决定性作用的涂层(coating)技术。
没办法!后来三星Galaxy Fold上采用的是日本住友的CPI膜片。
其实说实话,当初考虑使用CPI膜片,是因为它机械性能较强,并且可以耐高温,加上生产难度不高,便于控制成本等等因素。在实际使用中,CPI膜片的弊端很快就出现了。
由于CPI的表面硬度不足,所以它在耐刮性、防护性方面均有不足。加上不同材质贴合度不佳等等原因,使用起来并不如人意,实际已被市场淘汰了。
CPI膜片被撕下来
因此,在2019年11月发布的三星 Galaxy Fold就出现过折叠屏幕鼓包,甚至出现CPI膜片被撕下来的现象。
摩托罗拉 Razr 5G
后来,包括华为 Mate X、摩托罗拉 Razr 5G、华为 Mate X2以及小米MIX FOLD等等,均采用了CPI柔性折叠盖板。
二、UTG时代
UTG指的是Ultra Thin Glass, 可折叠超薄玻璃。
UTG材质结构
对比CPI材质,UTG基于玻璃的特性,透光率更高、触摸感也更接近用户使用过的传统手机,并且在硬度上也更高,更加耐磨耐热。同时,相关测试数据显示,UTG材质可折叠超过20万次,完全可以满足一台手机周期性的使用需求。不过由于是新兴技术,目前可实现量产企业较少。
对比图
得益于UTG的玻璃材质,它的优点很明显(见上图):
1、UTG的手感和均匀度远远超出CPI,用户体验更好;
2、UTG的硬度更强,耐冲击性、耐刮性、防护性方面更好;
3、UTG透光率更好,一般UTG透光率均超过90%,而CPI的透光率均小于小于90%,
Galaxy Z Flip
于是,从三星 Galaxy Z Flip的屏幕开始,UTG得以运用到手机上,它可以实现折叠20万次而不会损坏,它最初是由德国Schott(肖特)提供的。
目前,德国Schott(肖特)、韩国Dowoo Insys、日本AGC(旭硝子)、NEG(电气硝子)、美国Corning(康宁)均可以提供UTG。
Dowoo Insys
而三星独家的UTG面板供应商就是Dowoo Insys公司,在100μm以下UTG技术方面,Dowoo Insys被业界认为是顶尖水平。它也是世界上第一家具备UTG量产能力的公司。
Galaxy Z Fold2 5G
三星显示曾称:“Dowoo Insys的超薄玻璃技术至少领先业界3年以上。”2019年12月,三星目前已经成为了Dowoo Insys公司的最大股东。
三星W21 5G
2020年3月12日,Dowoo insys公司拿到了三星显示的UTG生产认证,跨入每月25万片的量产规模。由此,UTG已经成为了未来可折叠显示的核心。
三、下一代可折叠盖板:CPI和UTG将叠层贴合集成
据Omdia表示,可折叠盖板的基本要求包括:耐刮性、抗冲击和光学性能。这同时也是非可折叠手机所采用的化学强化玻璃盖板的基本关键参数。
除了以上三个要求外,可折叠盖板还有一个关键性能要求:弯曲性能。弯曲性能会与材料的物理性能,比如材料的厚度、材料的模量等密切相关。例如,众所周知,材料越薄,就越容易弯曲。然而,材料越薄,其抗冲击能力就越低。同样,弹性模量决定了材料的刚度(可弯曲性)。因此,模量越低,越容易弯曲。但模量过低意味着材料太软,反复弯曲后容易发生塑性变形。因此,可折叠盖板必须在耐刮性、抗冲击、光学性能和可弯曲性等关键指标之间取得平衡。
来源:Omdia
目前,最具潜力的两种材料就是CPI和UTG。CPI具有很好的可弯曲性,但其光学性能和防刮能力稍显不足,因此需要在CPI上进行溅射镀膜,做一层硬涂层。另一方面,尽管UTG具有较好的硬度,但其抗冲击性不足。当受到强烈冲击,它很容易碎裂。因而,目前设计者仍然不会把UTG作为整个可折叠盖板堆叠结构的第一表面。换言之就是,需要一层保护膜贴在UTG上面,以弥补其抗冲击性能力的不足。
显然,目前尚不存在单一一种材料可以同时满足上述四个方面的核心需求。为了进一步改善可折叠盖板的性能,Omdia表示,根据研究结果表明制造商正在开发复合型结构的可折叠盖板,也就是UTG贴合CPI(或PET)的解决方案。例如,在 UTG的上下两侧(或仅上侧)贴上PET(也可以是CPI)以增强UTG的抗冲击性能,同时UTG自然而然也成为了上层PET(或CPI)的硬质衬底,弥补了PET(或CPI)太软不耐刮的缺陷。
虽然这个方案实现了多项指标的均衡,但是堆叠结构太过复杂,这仍然不会是可折叠盖板的终极解决方案。结构简化是可折叠显示产品必然的发展方向,只是目前整个行业还没有找到性能完美的单一盖板材料。所以未来可折叠盖板的发展道路将必定离不开材料制造商的强力支持。
为了更深入的了解折叠手机未来的市场,OLEDindustry特地邀请肖特玻璃超薄玻璃产品管理与应用总监和峰博士作为可折叠手机关键部件折叠玻璃UTG代表,做关于《高强度柔性超薄玻璃用UTG》主题演讲分享。
文章来源:Omdia/叮当新科技
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