随着华为三星等厂商推出的折叠手机的上市,折叠手机越来越受到人们的关注。其中,柔性显示屏的基底和封装材料是折叠手机的关键部件,由柔性材料制备而成


透明聚酰亚胺材料CPI(Colorless  Polyimide)是第一代柔性材料,有着极佳的韧性,能够进行大幅度弯曲甚至卷绕,在弯折性能抗冲击性量产性成本尺寸覆盖能力等方面具有明显的优势,能够进行大规模的生产,其市场应用已经相当成熟但是,CPI的透明度和硬度相对较低,且容易产生皱纹和划痕,塑料感太明显,在塑型硬度表面平整度及光学性能等方面略显不足


超薄玻璃UTG(UltraThin  Glass)是第二代柔性材料,具有较高的透明度和硬度,但是,UTG的柔性和硬度难以兼具这是因为,UTG玻璃要想具有良好的折弯效果,其厚度必须降低至30μm左右,厚度的降低将导致硬度和强度下降而且,UTG为等厚超薄玻璃,即折弯区和非折弯区厚度一致,在弯折的过程中,容易产生应力集中现象,折弯次数达到一定程度后就容易产生折痕


为了克服UTG的不足,在UTG材料的基础上,人们研发出了第三代柔性材料,即不等厚超薄玻璃UFG(Ultra  Flexible  Glass)。UFG的折弯区和非折弯区的厚度不一致,可以减弱弯折带来的应力集中现象,从而解决折痕问题


UFG的生产过程中,需要对折弯区进行选择性化学减薄,并且控制折弯区的减薄厚度,使弯折区的减薄面(也即弯折区的蚀刻面)的厚度变化呈弧型,而不是突变式这是因为,具有突变式厚度变化的减薄面在折弯时,会产生非常大的局部应力,使弯折性能下降


但是,要使弯折区的蚀刻面呈现一定的弧形,难度很大因此,亟待提供一种弯折区的减薄面呈现弧形的不等厚超薄玻璃及其制备方法


下面,我们来介绍一种不等厚超薄玻璃及其制备方法,该方法整理自浙江创柔显示科技有限公司发明专利,专利号 CN 120398423 A。
该制备方法主要包括以下步骤:

(1)将掩膜贴在UTG玻璃的表面上,得到贴膜玻璃;该掩膜不与酸发生反应,且能被激光击穿。材质为聚合物,选自聚酰亚胺膜聚酯膜硝化纤维树脂膜中的一种或多种

(2)先用激光在所述贴膜玻璃的弯折区中心线处打一列激光孔,记为第一列激光孔,然后以氟化物为镀膜材料对弯折区进行镀膜处理;之后沿着从弯折区中心线向两边的方向,在第一列激光孔的左右两侧对称进行激光打孔,每完成一次对称激光打孔,重复一次镀膜处理,直至在弯折区打满激光孔,得到镀膜玻璃;


△ 激光孔的分布图,1~n依次为第一~n列激光孔


(3)先采用盐酸对镀膜玻璃正面的弯折区进行间接酸蚀刻,形成弧形减薄面,得到粗蚀刻玻璃;然后任选地,采用氟化氢溶液对所述粗蚀刻玻璃的背面进行直接酸蚀刻,得到精蚀刻玻璃;

(4)将所述粗蚀刻玻璃或所述精蚀刻玻璃进行抛光处理(粗糙度<0 .01μm),得到不等厚超薄玻璃。

发明中提供的不等厚超薄玻璃的制备方法,先借助掩膜、激光打孔和镀膜处理,在弯折区中形成不同厚度的氟化物镀膜,然后让氟化物镀膜与浓盐酸接触,产生不同浓度的HF,从而能够控制弯折区内不同蚀刻区的蚀刻程度,实现蚀刻厚度的连续减小变化,使得弯折区形成的减薄面呈现具有一定曲率的弧形,因而能够显著改善不等厚超薄玻璃的柔韧性和折弯特性。 


△ 不等厚超薄玻璃的弯折区减薄面的结构示意图


在一些实施例中,相关技术参数与细节如下:

  • 掩膜的材质为聚合物,聚合物选自聚酰亚胺膜、聚酯膜、硝化纤维树脂膜中的一种或多种;
  • 常规的UTG玻璃均可用,UTG玻璃的厚度为0 .05‑0.16mm,优选为0.1‑0.14mm,弯折区宽度为5‑40mm,优选为10‑30mm;
  • 激光打孔时脉冲能量为20‑60μJ,优选为30‑50μJ;脉冲宽度为5‑35ns,优选为10‑30ns;重复频率为10‑60kHz,优选为20‑50kHz; 所述激光孔的孔径D为100‑400μm,优选为200‑300μm;沿弯折区中心线方向上,相邻激光孔中心之间的距离为D+(30‑60)μm,优选为D+(40‑50)μm;沿垂直弯折区中心线方向上,相邻激光孔中心之间的距离为D+(30‑60)μm,优选为D+(40‑50)μm;
  • 镀膜材料氟化物为不溶于水的氟化物,优选氟化钙、氟化镁、氟化铝中的一种或多种,进一步优选为氟化钙;
  • 镀膜处理可为PVD物理气相沉积法、CVD化学气相沉积法、真空蒸发镀膜法中的一种或多种,优选为真空蒸发镀膜法;
  • 专利所述间接酸蚀刻为酸雾蚀刻,直接酸蚀刻为浸泡式酸蚀刻;浸泡式酸蚀刻氢氟酸溶液的质量浓度为25%‑35%,优选28‑32%;处理温度为30‑50℃,优选35‑45℃;蚀刻时间为2‑4min,优选2.5‑3.5min; 
  • 所述精蚀刻玻璃的蚀刻区中心线处的厚度为20‑40μm,优选为25‑35μm;将抛光后的玻璃置于纯钾盐中强化处理,在300‑500℃下保温5‑10min,然后进行清洗,得到不等厚超薄玻璃。


注:文章整理自 浙江创柔显示科技有限公司发明专利,专利号 CN 120398423 A

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作者 li, hailan