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可折叠手机盖板关键材料,可弯折玻璃or CPI?

智能手机飞速发展的时代,由于透光率、强度以及表面硬度的要求,玻璃材质一直是手机盖板的首选。随着3D玻璃技术的成熟,玻璃盖板延续到固定曲率的曲面屏手机。而到了折叠机时代,柔宇、三星、华为等已发布的折叠手机,不约而同地采用了CPI膜(Colorless Polyimide)作为保护盖板,又是基于什么考虑呢?



本文将从玻璃盖板、可折叠塑料基材等方面来为大家介绍目前FoldableOLED盖板材料。


玻璃盖板


                  

 ▲柔性屏堆叠


参考上面简单的堆叠示意图,盖板玻璃作为电子触控产品屏幕的最外层保护层,是触控解决方案中不可或缺的组成部分,由于盖板玻璃直接与外界接触,硬度、强度和韧性等属性决定了盖板品质的高低。手机要“瘦身”,盖板玻璃就要变薄,但是硬度、强度就会随之降低。想要追求“薄”与“强”,这就对盖板玻璃材质和生产工艺提出了更高的要求。


事实上,肖特、康宁等一线玻璃方案商在技术上早已准备好,可以提供100um,75um甚至50um的超薄可弯折玻璃。目前肖特采用的是溢流下拉法直接成型,而康宁采用的是酸蚀刻抛光减薄工艺,孰优孰劣尚不好判断。


▲可弯折玻璃


玻璃的优势在于较高的表面硬度,另外,其材质本身具有良好的自我修复能力,在长期反复弯折后,仍能恢复原始平整度,不存在膜类材料疲劳度的问题。但是如此薄的玻璃,在承受外力尤其是尖锐物撞击的时候,易碎是它的致命缺陷。无论外折,还是内折,在现有可靠性评价体系中,除了动态、静态反复弯折外,小球冲击、落笔测试(Pen Drop)等也是重要的测试项目。据悉,为了解决这个问题,各家正在开发超薄玻璃表面的超硬镀膜。


CPI

一般显示器的表面盖板仅是作为玻璃材料的替代品,但Foldable CPI这样的新一代更高端的柔性、可折叠塑料薄膜表面盖板,直接对应的终端产品为柔性或可折叠AMOLED,除了超低吸水率、高耐热性、更薄型的需求,一般传统硬化树脂无法被弯曲折叠使用,很难直接应用,新型表面盖板材料需要另行开发。


CPI(Colorless Polyimide)应运而生,它本质上是树脂类材料聚酰亚胺,主链上含有酰亚胺环(-CO-N-CO-)的一类聚合物,其中以含有酞酰亚胺结构的聚合物最为重要。聚酰亚胺作为一种特种工程材料,已广泛应用在航空、航天、微电子纳米液晶分离膜、激光等领域。顺带一提,现有的柔性OLED基材也是PI,CPI在PI的基础上去黄化以满足盖板的光学要求。


▲薄膜制造工艺

▲Kolon Roadmap


CPI方案在当下备受各终端厂的青睐,华为Mate X采用Kolon CPI, 三星选择了住友。CPI在技术上日趋成熟,已可直接应用,只要设计合理,可以支持很小的弯折角度。但CPI材质表面硬度差,这将导致用户在日常使用中的磕磕碰碰变成越积越多的可见痕迹。另外,薄膜类产品存在材料疲劳度问题,数万次弯折后无法恢复原始平面度,这也是折叠屏在投放市场前亟待解决的问题。


▲折叠屏的明显折痕 


柔电怎么看


▲玻璃和CPI的主要材料特性对比


以上是柔性电子世界根据已披露的信息整理的玻璃与CPI材料特性对比。从表中可以看到,玻璃的光学特性好,环境稳定性强,表面硬度高,但需要更大的弯折应力(杨氏模量越大,越不容易发生形变),对整机系统的设计提出了更高的要求。另外如之前提到的易碎问题,这是柔性玻璃应用在折叠手机的拦路虎,在解决或弱化这个问题之前,玻璃作为盖板在折叠屏上的应用可能性较小。


而CPI尽管也有它的缺陷(表面硬度、材料疲劳度等)需要克服,但在目前是折叠手机的不二选择,毕竟屏幕易花,总是强过屏幕易碎。为解决现有问题,除了需要材料原厂在进一步开发强化工艺,也需要终端厂在系统设计时提供更好的保护。


无论玻璃,还是CPI,材料供应商都来自海外。在此,柔性电子世界也衷心希望看到国产厂商的崛起,在折叠世代大放异彩。


折叠屏将对现有部分手机供应链产生重大的变化,涉及的企业类型有终端、显示触控企业、柔性薄膜、FPC、柔性胶材、转轴,设备有激光、点胶、贴合、检测等类。


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