《柔性盖板材料之战一触即发,谁先慌了?》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2020-08-11
  • 今年6月,三星在推出的折叠屏手机Galaxy Z Flip上采用了“UTG+保护膜”的复合型结构,在耐用性测试中可折叠20万次。三星显示表示,这是业界首次实现超薄柔性玻璃盖板的量产和商用。


    此前,大部分第一代柔性折叠手机盖板材料主要采用的是透明聚酰亚胺(CPI)。不过,在柔性终端市场的强大吸引力下,市场不断出现了新玩家,其中超薄玻璃(UTG)凭借诸多优势,让刚刚独占市场一年的CPI有些“慌张”。据业内人士分析,随着UTG的渗透率持续提升,有望成为柔性盖板新方向。两大柔性盖板材料之战将一触即发。


    CPI存在适用性问题


    随着5G、AI、物联网等新技术的快速发展,人机交互需求不断提升,移动终端呈现柔性化、高清化发展趋势。如今,可折叠手机已成为当前显示产业发展的热点领域。


    自2019年以来,三星、华为、摩托罗拉、柔宇科技等企业相继推出可折叠手机,虽然出厂价格都在万元以上,但问世以来热捧不断,如华为Mate X开始的售价高达16999元,后来更是被炒到了7万多。


    IHS预计,自今年起,折叠手机行业开始进入高速成长的阶段。2020-2021年,折叠手机出货量将分别达830万台、1750万台。未来几年,随着市场需求潜力的加速释放,可折叠手机将保持50%的高增长率,到2025年全球可折叠手机出货量将达1亿台。


    终端产品如实现柔性形态,柔性屏幕盖板是必不可少的关键材料。在众多柔性盖板材料中,CPI薄膜凭借性能优势以及量产基础,成为大部分第一代折叠手机产品的柔性盖板首选。包括三星Galaxy Fold、华为Mate 、摩托罗拉Razr、柔宇科技FlexPai等,都是采用CPI材料作为盖板。


    正处在应用浪潮中的CPI,也存在诸多“暗礁”。此前,有媒体报道称,部分可折叠手机产品出现了问题。如,屏幕在使用过程中极易刮花,甚至出现褶皱、断裂等现象。此外,由于屏幕质感不强,有许多使用者误将设置于屏幕表面的膜当做可揭保护膜撕掉,导致了设备的故障。


    由于CPI存在适用性问题,柔性盖板材料的风向开始一变再变,如耐屈曲性的光学PET薄膜、可折叠芳纶薄膜,以及可折叠超薄玻璃(UTG)等新材料。


    据业内人士分析,UTG有望成为柔性盖板新方向。随着UTG的渗透率持续提升,两大柔性盖板材料之战将一触即发。


    企业纷纷布局UTG


    普通玻璃是脆性材料,但当玻璃厚度≤100μm时,玻璃具有了柔软性,可以弯曲卷绕,被称为柔性玻璃。UTG作为一种更薄更坚固的玻璃,不仅比CPI膜更有韧性,并且保持了玻璃本身的大量优点。正是看到了UTG未来可能带来的市场需求,玻璃厂商们纷纷开始研发布局。


    赛迪顾问资深分析师刘暾表示,虽然国内企业在CPI材料方面主要以研发为主,与发达国家的产业化相比还存在一定差距。不过,在UTG盖板材料方面,我国与国际先进处在同等水平。


    UTG产业链结构,主要分为UTG玻璃材料的制造和减薄两个环节。由于目前UTG工艺也不是很成熟,所以具备量产能力的企业较少。


    据悉,在UTG玻璃制造环节较为领先的厂商主要包括,康宁、肖特、DOWOO INSYS、旭硝子等,国内蚌埠玻璃院、沙玻集团、彩虹集团等企业和研究院所也取得一定进展。在UTG玻璃减薄环节代表性公司有日本长濑以及中国企业长信科技、沃格光电、优尼科等。


    据悉,苹果公司已向美国康宁投入2亿美元的支持,用于可弯曲玻璃的研发。康宁的目标是打造100微米厚、弯曲半径3毫米~5毫米的超薄玻璃。


    德国肖特推出的赛绚Flex柔性玻璃于2020年首次实现UTG材料在可折叠手机中的应用,美国康宁、日本旭硝子均已试制出厚度为100微米以下的UTG样品。


    而我国凯盛科技集团所属蚌埠玻璃工业设计研究院早在2018年便成功拉引120微米厚的超薄浮法电子玻璃。如今,中建材蚌埠院更是试制出30-70微米厚的UTG样品。


    UTG有望成为主流


    目前,苹果、华为、三星等智能终端企业都在加速UTG可折叠手机的研发与推广。


    据悉,今年6月,三星在推出的折叠屏手机Galaxy Z Flip上采用了“UTG+保护膜”的复合型结构,这是业界首次实现超薄柔性玻璃盖板的量产和商用。


    中国工程院院士、凯盛科技集团董事长彭寿对《中国电子报》记者表示,综合未来柔性显示的使用性能与人感体验需求,UTG将是未来柔性显示盖板材料的主流,并将引领柔性显示技术的发展。


    东丽华总经理胡伟也认为,因为目前产业内还没有形成可挠超薄强化玻璃的量产,所以使用CPI是终端厂商暂时的选择。未来随着折叠屏趋势确定,使用量增加,相信可挠超薄强化玻璃很快就会取代CPI。


    但元盛光电董事长刘刚坚信CPI不会被淘汰,经得起时间的考验。他指出,硬度虽然是CPI盖板的软肋,不过折叠屏手机下一个阶段可能是可卷曲手机,届时CPI柔性优势可能会进一步凸显出来,超薄玻璃的将逐渐淡出市场。


    赛迪智库集成电路所博士耿怡则表示,未来可折叠智能手机的盖板,UTG和CPI两种材料都会被采用。“硬度、抗老化、防刮伤、透明度能等方面CPI不如UTG,UTG在反复弯折时具有更好的刚度和尺寸稳定性,可以有效减少折叠区域的折痕。而CPI的弯曲性能好、成品率高。对比CPI,超薄玻璃虽然硬度比较高,但是易碎,尤其是当弯折曲率非常小的状况下,就显得非常明显。两种材料各有优劣势,暂时还无法相互取代。”


    “未来或将出现UTG和透明PI叠加方式的折叠屏盖板。与UTG、CPI二选一是完全不同的出发点。”刘暾表示,在柔性大潮之下,除折叠外,可卷曲、可伸缩等更多形态的终端产品将不断推陈出新,盖板材料的解决方案也将不断涌现,为更多的材料厂商打开柔性大门。

  • 原文来源:http://www.cena.com.cn/tablet/20200806/108243.html
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    • 柔性OLED的成功量产不仅重大利好于新一代高端智能手机的制造,也因其低功耗、可弯曲的特性对可穿戴式设备的应用带来深远的影响,未来柔性屏幕将随着个人智能终端的不断渗透而广泛应用。 基于此,TrendBank势银全新策划《2020全球显示触控技术与材料应用趋势峰会》,带您走进OLED世界,探讨OLED关键技术与材料创新新动态。 参会前不妨先同膜链小编看一看OLED都有哪些关键材料: ◤ 柔性PI膜 OLED取代LCD已是大势所趋,柔性基板材料取代传统刚性玻璃基板是实现柔性的关键点之一。聚酰亚胺PI基板材料以其优良的耐高温特性、力学性能及耐化学稳定性成为当前最佳的柔性基板材料。 聚酰亚胺制造工艺复杂技术难度较高,核心技术掌握在全球少数企业中,OLED发展初期,日本企业几乎垄断了PI膜市场。我国PI膜产品大都集中在低端的电工级PI膜,而高端的电子级P膜则依赖进口。 (资料来源:OFWEEK前瞻产业研究院整理) 经过几十年的积累,不少PI膜厂商已经有了丰富的研发经验,也培养了不少技术人才,正试图打破海外巨头的垄断。除了研发和技术人才的积累,OLED、柔性电路板、石墨膜等下游重点市场的主要客户均在中国大陆,这意味着上游PI膜厂商会有更多机会和本土客户沟通、了解产品技术要求、尝试走向高端市场。 未来,高性能PI薄膜在柔性有机薄膜太阳能电池和新一代柔性LCD、OLED显示器产业以及锂离子等新型动力蓄电池技术和产业均有着广阔的市场,我国应采用具有自主知识产权的关键生产工艺技术,推动PI薄膜及其制品的国产化进程,促进高性能PI薄膜扩大产业化生产规模。 ◤ 封装薄膜 对于需要柔性显示的OLED而言,薄膜封装逐渐取代不可弯折的传统封装。薄膜封装一般都是以塑料为基材,将无机氧化物沉积在衬底上形成水汽阻隔膜。 OLED发光层的多数有机材料对水、氧气及其他污染物极为敏感,这对OLED封装材料的的水汽阻隔性能和耐冲击性能提出了更高的要求。 目前全球主要的薄膜封装材料的供应商为韩国的Samsung SDI、LG Chem;美国3M;日本的Mitsui Chem等企业。国内企业以康得新、万顺股份和乐凯光华为主。 随着柔性OLED屏幕需求量的提升,其薄膜材料的需求量达到4400 K.m2 ,同比增长95.4% ,预计到2020年需求量约为12000 K.m2 , 2016至2020年CAGR达96.38%。 ◤ FPC 柔性电路板是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性、绝佳可挠性的印刷电路板,是实现OLED柔性显示的重要材料之一。 2018年全球FPC产值规模达127亿美元,同比增长1.4%。从全球FPC产值分布情况来看,按厂商所属地划分,全球FPC生产企业主要以日本、韩国和中国台湾为主,FPC产值分别占比37%、28%和17%,而中国大陆仅占16%。 而按制造地划分,随着FPC产业逐渐向中国转移,国际厂商纷纷在国内投资设厂,大陆的FPC产值不断上升,2018年中国大陆FPC产值占比达56%。 随着FPC生产重心逐步向中国转移,国内厂商纷纷加速建厂扩产,目前中国FPC厂商主要包括弘信电子、景旺电子、上达电子、珠海元盛、安捷利、精诚达和三德冠。 ◤ OLED发光与通用材料 OLED材料是OLED现实技术的核心,是OLED实现自发光的基础。OLED材料主要包括传输层材料(空穴传输层HTL、电子传输层ETL)、注入层材料HIL以及有机发光材料OLL。 全球OLED材料供应受控于海外厂商,其有机材料专业布局基本被国外厂商垄断。OLED荧光材料专利由出光兴产、默克、LG、陶氏、德山、斗山等海外公司拥有,小分子磷光OLED染料由美国UDC公司拥有。超敏荧光材料( TADF )技术刚刚起步,德日领先。我国企业技术积累薄弱,无核心专利产品,以仿制或者技术含量较低的中间体和单体粗品为主。 有机发光材料是OLED中最重要的材料之一。 从发展历程来看, OLED发光材料主要分为三代。第一代为荧光材料,第二代为磷光材料,第三代为TADF材料(目前尚在研发)。第一代荧光材料的极限效率是25% ,第二代磷光材料可将单台的激发状态转换到三重态,效率接近100% ;目前蓝光主要使用第一代荧光,红光、绿光用第二代磷光。 OLED通用材料包括电子注入材料、电子传输材料、空穴注入材料、空穴传输材料。 根据Ofweek产业研究院数据, 2017年全球OLED通用材料市场规模是4.52亿美元,2018年将增长到6.98亿美元。 OLED通用材料生产主要还集中在韩国、日本、德国和美国厂商手中,这些厂商经过多年的发展已经形成了较完整的产业链,基本上都有对口合作的、稳定的OLED前段材料供应商。 国内企业目前主要从事OLED中间体和单体粗品生产。国内OLED中间体、单体粗品的供应商主要包括万润、瑞联、惠成、阿格蕾雅、奥来德等,目前已实现规模量产并进入全球OLED材料供应链。 随着国内产业链的日趋成熟,优秀的国产企业如强力新材、万润股份等,逐渐突破封锁,已经具备生产部分OLED终端材料的核心技术和能力,有望从前端材料代工厂迈入终端材料设计制造商的转型。 ◤ FMM 精细金属掩模版是OLED蒸镀工艺中的消耗性核心零部件,其主要作用是在OLED生产过程中沉积RGB有机物质并形成像素,在需要的地方准确和精细地沉淀有机物质,提高分辨率和良率。 由于蒸镀工艺中对FMM材料的热膨胀性能要求较高,因此每种组分的材料亦有所不同。 FMM材料目前主要供应商是DNP,此前DNP与Samsung Display签署垄断性合约,至2018年合约到期,BOE才能够与DNP达成合作协议,为其提供WQHD级手机用的FMM材料。 2018年全球FMM材料市场规模是4.2亿美元,同比增长79.9% ;预计到2020年全球FMM材料的市场规模将达到7.9亿美元, 2016- 2020年CAGR为59.7%。