柔性玻璃发展现状

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1、柔性玻璃发展现状引言：近年来，曲面设计成为一种潮流，曲屏手机、曲屏电视等事物慢慢进入到我们的生活中。对于这种新的形状，材料的性能需适当改变才能与之匹配。另一方面，人们对电子设备的要求越来越高，“轻薄”这一要求尤为突出，人们甚至想将各种电子设备“穿戴”在身上，这些大胆想法的实现更需材料的革新。平面不仅要变“曲”，还要具有柔性。有机物薄膜似乎是个不错的选择，但其熔点低、气密性差、硬度小等特点一直限制着它的应用。这时传统材料玻璃又进入到人们的视野中。一、柔性玻璃简介1、定义传统玻璃按照厚度被分为六类（如表1）：名称厚度（mm）特厚玻璃＞19超厚玻璃12——19厚

2、玻璃8——12普通平板玻璃4——8薄玻璃1.5——3超薄玻璃＜1.5表1传统玻璃是脆性材料，柔韧性很差，但其厚度一旦低于某个值，柔韧性就能展现出来。柔性玻璃是指厚度小于等于0.1mm的玻璃，属于超薄玻璃的范畴，通常为钠钙玻璃、高铝玻璃或低碱玻璃。图1二点推压试验图示图2溢流法图示用同种材质、长宽相同、不同厚度的玻璃进行实验。将玻璃如图推进，直至断裂，记录二点间的极限距离（表2）。可以看出玻璃厚度越小，其柔性越高。玻璃厚度（mm）0.50.10.05二点间距（mm）3507040表22、特点除了本身具有柔性外，它与普通玻璃在很多性质上是一样的。耐高温（有机材

3、料通常不超过200℃），在700℃下仍十分稳定，所以可在上面进行电镀、热处理等操作。硬度高，可制成电子设备表面，耐磨。平整度好，在局部可达到原子尺度的平整，远远高于有机聚合物。图14为柔性玻璃、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）、聚酰亚胺（polyimide）的表面平整度，取20μm×20μm的表面，给出最大厚度和最小厚度。气密性好，气体分子极难透过，可以很好地隔绝水蒸气和氧气同时还有很好的透光性。OLED材料对水和氧极为敏感，有机材料前面已经说过，透光性平庸、硬度差、不耐磨，作为显示器表面难以起到保护作用，高光强下各波长光透过率相差较大，会使图像失真，长时间观

4、察会使人产生眩晕感。相比之下，玻璃是很理想的材料，能解决上述问题。通过柔性玻璃封装，可制成很薄的曲面显示器。化学性质稳定，人在使用电子设备时不免留下汗水、油渍，而这些根本不会腐蚀玻璃。理论上很多材料的强度是很高的，但由于内部缺陷，实际强度往往比理论强度低二个数量级左右，在玻璃极薄的情况下，各种缺陷已经不能忽略，所以柔性玻璃生长要求很高，它的缺陷和杂质要比普通玻璃少得多，它的实际强度要比玻璃高出一些。3、制备方法柔性玻璃属于超薄玻璃范畴，它的制备方法往往是在超薄玻璃的制备方法基础上进行改进。但由于材料极薄，微观或宏观的缺陷对其性能的影响十分明显，加大了其制备

5、难度。溢流法（图2）：向一个“V”型金属槽内倾倒纯度很高的液态玻璃，槽满后液体通过重力作用继续流下。金属槽保持高温，液态玻璃会在离开金属槽一段距离后由空气冷凝至固态。这一方法的关键在于控制溢流处的流速。优点：在气体中形成表面，表面品质高，无需打磨抛光。缺点：难以做成大面积，产量低。浮法（图3）：这是工业上最常用的制作方法。将低粘度的液态玻璃倾倒在液态锡床上，玻璃在上面冷凝后，切装即可。优点：产量高，玻璃面积大，容易做成生产线。缺点：表面粗糙，有锡残留，需打磨抛光。图3浮法工艺图示化学法：用氟离子刻蚀玻璃，使其变薄。浸泡法、喷淋法，这两种方法操作简便，但表面

6、质量极差。瀑流法（图4），将玻璃板倾斜从上向下倾倒刻蚀液，严格控制液体流速，可均匀刻蚀玻璃表面，质量较高。图4瀑流法图示图5再次拉引法图示再次拉引法（图5）：将玻璃板端部加热软化，用对辊或拉边机拉制成柔性玻璃。易批量化生产，品质高，但还在研究阶段。气相沉积法：在气相中反应，在石英基板或液锡上生成很薄的玻璃。品质较好，但很难大规模生产。4、剪裁、装运工艺机械裁剪：用轮刀划破玻璃表面的机械加工方式。边缘破损严重，极易形成裂纹。在剪裁柔性玻璃时很少用这种方法。雷射裁剪：即激光切割。CO2雷射比较适合生产，成本低，品质较好。图6为CO2雷射切割的玻璃，可以看出边缘

7、十分光滑，可以满足绝大多数要求。图6CO2雷射切割后的柔性玻璃如有更高的品质要求可选用超快雷射（飞秒激光），它可以在50μm厚的玻璃上继续进行精加工。如图7，其加工精度可在几十个纳米的尺度。人们设想用这种技术可以以柔性玻璃为基底制造柔性芯片。图7飞秒激光加工后的柔性玻璃卷式包装（图10）：制成后做成卷装。运输难度极大，需要避免表面摩擦，加装支撑骨架以避免堆叠对玻璃造成的破坏，成卷前需要极好的切割，后续的输送、切割、包装设备都需更改。（现今的设备都是加工平板玻璃的）这一包装方式被很多人看好，但需一段时间才能普遍化。现在一些卷对卷加工的设备已经制成。图8为20

8、16年生产的几种卷对卷真空涂覆设备。图8卷对卷加工的真空涂覆设备图