CN112939474B - 一种超薄非等厚玻璃及其生产方法和应用 - Google Patents

一种超薄非等厚玻璃及其生产方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种超薄非等厚玻璃及其生产方法和应用，先用保护膜将玻璃两边覆膜保护起来，露出玻璃中间不覆膜，然后将覆膜后玻璃进行喷淋酸蚀处理，为了达到弧形的凹槽效果，采用分段蚀刻及多次覆防酸膜的方式，可以控制不同凹槽深度，保证凹槽深度均匀。同时为了保证折叠区域与非折叠区域均得到适宜的化学钢化效果，采用镀膜的方式分别对折叠区域与非折叠区域进行保护，得到均匀的应力层与应力值，保证UTG优异的弯折性能和强耐冲击性能结合，得到在弯折区域化学钢化处理，并且整体正视无色差的可折叠UTG产品。

Description

一种超薄非等厚玻璃及其生产方法和应用
技术领域
本发明属于显示屏领域，具体涉及一种超薄非等厚玻璃及其生产方法和应用。
背景技术
随着电子产品的更新换代，人们对玻璃盖板的追求越趋于轻薄化，折叠屏的出现更是引起了社会各界的广泛关注，2019年开始，三星、华为等知名电子显示厂商相继推出折叠屏手机，与此同时聚酰亚胺(CPI)的折痕问题随着折叠次数的增加也随之显现出来；超薄玻璃(Ultra-Thin Glass，UTG)是指玻璃厚度小于100μm且具有柔性的玻璃，2020年三星电子Galaxy系列首次采用超薄玻璃运用到手机盖板中，由于其体积小，厚度薄，回弹性好，弯折20万次无折痕，可同时兼顾手机及pad的使用效果，对可折叠电脑及卷轴显示了提供的新的方向，受到广大消费者的青睐，为折叠显示屏行业划下了一个重大里程碑，成为继CPI盖板后在可折叠柔性领域具有重要地位的材料。
针对现有的超薄玻璃，在满足高耐冲击性能和优异的耐刮擦性能的同时，会使其弯折能力降低，无法达到较小的弯折半径及弯折次数。UTG的板厚直接影响着玻璃的弯折能力和冲击强度。其中弯折能力主要评价手段为玻璃弯折半径和弯折次数，基本呈现出UTG板厚越薄其弯折半径越小的趋势，同时，其弯折次数主要与玻璃表面的质量有着直接关系；UTG的耐冲击性能(落球/落笔性能)随着板厚的变薄强度越来越低，破片的风险也越大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超薄非等厚玻璃，兼具优异的弯折性能、高耐冲击和耐刮擦性能，解决现有产品弯折次数过多出现的褶皱问题。
本发明另一目的在于提供一种超薄非等厚玻璃的生产方法，采用覆防酸膜喷淋酸蚀对折叠区域形态进行加工，结合镀膜保护分段化学钢化方式对玻璃进行处理。
本发明最后一个目的在于提供一种超薄非等厚玻璃的应用，用于制作显示屏，尤其用于制作折叠显示屏。
本发明具体技术方案如下：
一种超薄非等厚玻璃的生产方法,包括以下步骤：
1)减薄折叠区厚度；
2)超薄玻璃非折叠区镀膜，钢化折叠区，再去除非折叠区膜层；
3)折叠区镀膜，钢化非折叠区，去除折叠区膜层。
所述折叠区位于超薄玻璃表面的中间位置。优选的，超薄玻璃一表面中间20-40mm区域为折叠区，如图3所示，此表面其他区域为非折叠区；超薄玻璃另一表面为背面。
进一步的，步骤1)中采用酸蚀方式超薄玻璃折叠区；酸蚀之前，除折叠区外，超薄玻璃非折叠区及背面均覆耐酸保护膜，优选的，所述耐酸保护膜为聚氨酯材质UV减黏膜，其能够在HF、HNO3和HCl混合酸下喷淋200min防酸膜粘性不会发生脱落，能防止酸蚀液渗透入非折叠区。被耐酸保护膜保护的区域不被酸蚀，为非折叠区；被酸蚀的折叠区厚度减薄。
优选的，步骤1)中所述酸蚀采用酸蚀液喷淋酸蚀的方法，酸蚀过程温度控制在30-40℃，酸蚀速率控制在1-2μm/min，喷淋流量为400-600L/min，保证折叠区板厚均匀性，减薄出凹槽位置，为超薄玻璃折叠区，非减薄区域为非折叠区；
减薄后，折叠区厚度在30-70μm，非折叠区厚度在150-200μm。
更优选的，步骤1)中，第一次酸蚀之后，去除耐酸保护膜，超声清洗，烘干后，再重新覆耐酸保护膜进行酸蚀；每次保护膜靠近折叠区一端的位置相较于上一次位置向超薄玻璃中心靠近1-4mm；即每次超薄玻璃表面露出的进行酸蚀的折叠区的宽度较上一次缩小2-8mm；每次酸蚀后去膜、清洗、烘干，重复此步骤若干次，如图4所示；直至折叠区厚度满足要求。通过此方法，可使折叠区玻璃厚度均匀变化。
去除保护膜的方式为：使用200-300mJ/cm2紫外光照射，轻轻剥离去除保护膜。
本发明首先利用防酸膜对玻璃非折叠区进行覆膜保护，露出玻璃中间20-40mm不覆膜区域进行酸蚀喷淋处理；优选的，为了保证折叠区与非折叠区无明显的阶梯印记，本发明采用多次覆膜-喷淋酸蚀-撕膜-覆膜循环方式进行，同时每次覆膜较前一次覆膜时向玻璃中心缩进1-4mm，保证折叠区凹槽口平滑，使其具有更好的弯折R角及更高的弯折次数；本发明超薄玻璃未加工前厚度在150-200μm以下，经过本发明加工后的超薄玻璃折叠区厚度均匀变化，所述超薄玻璃在折叠区域与非折叠区域没有明显的台阶印，由于蚀刻量较小样品透过率折叠区与非折叠区基本保持一致，无明显差别。
进一步的，步骤2)中，所述超薄玻璃非折叠区镀膜具体为：先在折叠区覆PET膜，再对非折叠区进行镀膜，在非折叠区镀无机金属材料层，厚度在
Figure BDA0002990897990000031
优选为，镀二氧化硅(SiO2)、氧化铟锡(ITO)或氧化锑锡(ATO)膜层；优选采用真空磁控溅射方式镀膜，由于折叠区覆PET膜，因此真空磁控溅射方式之后直接去除PET膜即可，折叠区未镀无机非金属材料，可实现钢化；而非折叠区镀无机金属材料层，在钢化过程中能够阻碍离子交换，从而阻断非折叠区钢化，起到只钢化折叠区的效果。
步骤2)中，所述钢化折叠区是指：所用钢化液为硝酸钾，其质量浓度为99.99％，钢化温度在370-400℃之间，钢化时间在10-30min，保证折叠区具有相应的钢化应力层及应力值。
步骤2)中，所述去除非折叠区膜层是指：采用1mol/L稀盐酸溶液或硫酸溶液对钢化后的玻璃进行浸泡退膜处理；而后再经过50-70℃热水超声10-30min清洗去除酸溶液，最后50-80℃烘干10-20min。
步骤3)中，折叠区镀膜是指：先在非折叠区覆PET膜，然后在折叠区镀二氧化硅(SiO2)或氧化铟锡(ITO)或氧化锑锡(ATO)膜层，膜层厚度在
Figure BDA0002990897990000041
能够阻碍钠钾离子交换；由于非折叠区覆PET膜，因此真空磁控溅射方式之后直接去除PET膜即可，非折叠区未镀膜层，可实现钢化；
步骤3)中所述钢化非折叠区是指：所用钢化液为硝酸钾，其质量浓度为99.99％，钢化温度在410-430℃，钢化时间在15-50min，保证非折叠区具有相应的钢化应力层及应力值。
步骤3)中所述去除折叠区膜层是指：钢化结束后采用1mol/L稀盐酸溶液或硫酸溶液退膜，超声清洗后，在50-70℃纯水慢拉加热，最后烘干得到成片。
为了解决非等厚玻璃部分凹槽区域钢化翘曲问题，本发明采用镀膜保护，分段钢化方式进行。为了解决非等厚玻璃部分折叠区域钢化翘曲问题，本发明采用镀膜保护，分段钢化方式进行。首先对非折叠区域玻璃进行镀膜保护后，然后进行化学钢化处理，由于非折叠区域玻璃表面镀膜后阻断了钠钾离子交换，所以仅折叠区域得到有效钢化，得到相应的应力层及应力值；折叠区域钢化后采用稀酸溶液对镀膜后的玻璃进行退膜处理，后清洗去除酸溶液；钢化非折叠区域时首先对钢化好的折叠区域进行镀膜保护，设置好钢化工艺参数后进行离子交换非镀膜区域，较折叠区域钢化时间延长，保证相应的应力层和应力值，钢化结束后进行退膜超声清洗处理，保证玻璃的透过率不受影响，达到非等厚玻璃不同钢化深度的超薄玻璃(如图2)。本发明所用的膜材包括二氧化硅(SiO2)，氧化铟锡(ITO)，氧化锑锡(ATO)但不限于以上几类无机材料。为了保证镀膜化学钢化后玻璃透过率不受影响，本发明采用稀酸溶液对镀膜材料进行退膜处理，保证玻璃表观及透过率不变。
本发明所述非等厚产品的加工方式为利用化学蚀刻的方法，先用保护膜将玻璃两边覆膜保护起来，露出玻璃中间不覆膜，然后将覆膜后玻璃进行喷淋酸蚀处理，为了达到弧形的凹槽效果，采用分段蚀刻及多次覆防酸膜的方式，可以控制不同凹槽深度，保证凹槽深度均匀。同时为了保证折叠区域与非折叠区域均得到适宜的化学钢化效果，采用镀膜的方式分别对折叠区域与非折叠区域进行保护，得到均匀的应力层与应力值，保证UTG优异的弯折性能和强耐冲击性能结合，得到在弯折区域化学钢化处理，并且整体正视无色差的可折叠UTG产品。
本发明提供的一种超薄非等厚玻璃，采用上述方法生产得到。
本发明提供的一种超薄非等厚玻璃的应用，用于显示屏制作，尤其适合制作可折叠显示屏。
本发明所述超薄玻璃外形尺寸没有限制，一般为所述超薄玻璃尺寸大小为70×70-200×200mm之间。包括但不限于用于折叠手机、折叠笔记本电脑等可折叠显示设备用盖板玻璃，可以利用玻璃的刚性有效的解决CPI折痕问题。本发明所述超薄非等厚玻璃的制作方法主要利用防酸膜进行保护，在折叠区域形成厚度均匀过渡变化的过程和使玻璃总体厚度在微米量级的整体减薄处理过程，化学钢化过程采用镀膜分段钢化方法，保证等厚与非等厚区均得到相应深度的离子置换。
与现有技术相比，为了同时满足UTG强的冲击强度及优异的弯折性能，本发明利用所述工艺，使UTG产品在折叠区域的厚度更薄，非弯折区域厚度较厚，保证整面耐冲击强度的情况下，使其耐弯折性能更加优异，同时为了解决非厚玻璃钢化过程中厚度较薄部分出现翘曲问题，本发明采用特定区域镀膜保护后分段钢化后退膜处理的方法，保证非等厚玻璃得到不一样的钢化深度。
附图说明
图1为本发明非等厚玻璃制作工艺流程示意图；
图2为本发明非等厚玻璃化学钢化工艺流程示意图；
图3为超薄非等厚玻璃俯视示意图；
图4为本发明进行酸蚀时覆保护膜位置示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例中未注明具体技术或条件者，均可以按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
实施例1
一种超薄非等厚玻璃的生产方法,包括以下步骤：
1)酸蚀超薄玻璃折叠区，减薄折叠区厚度：
本发明专利所述超薄玻璃尺寸大小为70×70-200×200mm之间，厚度为150-200μm，其一表面中间20-40mm宽区域为折叠区，除此折叠区外，此表面其他区域为非折叠区，俯视图如图3所示；超薄玻璃另一表面为背面，将背面和非折叠区均均覆聚氨酯材质UV减黏膜，然后对折叠区进行喷淋酸蚀，酸蚀过程温度控制在30-40℃，酸蚀速率控制在1-2μm/min，喷淋流量为400-600L/min，第一次酸蚀量10-15μm后，使用200-300mJ/cm2紫外光照射，轻轻剥离去除保护膜后超声清洗，烘干，再重新覆聚氨酯材质UV减黏膜作为保护膜；每次保护膜靠近折叠区一端的位置相较于上一次位置向超薄玻璃中心缩进1-4mm，每次酸蚀后去膜、清洗、烘干，重复此操作，直至折叠区厚度满足要求，在30-70μm，使折叠区厚度均匀，折叠区与非折叠区无明显的阶梯印记，保证折叠区凹槽口平滑；
2)先在折叠区覆PET膜，然后采用真空磁控溅射方式，在超薄玻璃非折叠区镀二氧化硅(SiO2)、氧化铟锡(ITO)或氧化锑锡(ATO)膜层，膜层厚度在
Figure BDA0002990897990000071
去除PET膜,钢化折叠区，所用钢化液为硝酸钾，其浓度为99.99％，钢化温度在370-400℃之间，钢化时间在10-30min，保证折叠区具有相应的钢化应力层及应力值；再采用稀盐酸或稀硫酸对钢化后的玻璃进行退膜处理，退膜温度为50-60℃，3-10min浸泡即可，再用50-70℃热水超声10-30min清洗去除酸溶液，最后50-80℃烘干10-20min。
3)在非折叠区覆PET膜，折叠区镀二氧化硅(SiO2)或氧化铟锡(ITO)或氧化锑锡(ATO)膜层，去除PET膜，钢化非折叠区，非折叠区厚度在150-200μm，所用钢化液为硝酸钾，其质量浓度为99.99％，钢化温度在410-430℃，钢化时间在15-50min，保证非折叠区具有相应的钢化应力层及应力值。最后进行经过酸洗退膜超声清洗烘干处理。
按照实施例1方法加工的超薄非等厚玻璃，对于折叠区和非折叠区采取不同的钢化工艺，控制不同的钢化温度和时间、玻璃厚度，所得超薄非等厚玻璃的性能如下表1所示。
表1超薄非等厚玻璃的性能
Figure BDA0002990897990000081
实施例2
一种超薄非等厚玻璃的生产方法,包括以下步骤：
1)酸蚀超薄玻璃折叠区，减薄折叠区厚度：
本发明专利所述超薄玻璃尺寸大小为100×100mm之间，厚度为150μm，其一表面中间40mm宽区域为折叠区，除此折叠区外，此表面其他区域为非折叠区，俯视图如图3所示；超薄玻璃另一表面为背面，将背面和非折叠区均均覆聚氨酯材质UV减黏膜，然后对折叠区进行喷淋酸蚀，酸蚀过程温度控制在35℃，酸蚀速率控制在1-2μm/min，喷淋流量为500L/min，第一次酸蚀量15μm后，使用200-300mJ/cm2紫外光照射，轻轻剥离去除保护膜后超声清洗，烘干，再重新覆聚氨酯材质UV减黏膜作为保护膜；每次保护膜靠近折叠区一端的位置相较于上一次位置向超薄玻璃中心缩进2mm，每次酸蚀后去膜、清洗、烘干，重复此操作，直至折叠区厚度满足要求使折叠区厚度均匀，折叠区与非折叠区无明显的阶梯印记，保证折叠区凹槽口平滑；
2)先在折叠区覆PET膜，然后采用真空磁控溅射方式，在超薄玻璃非折叠区镀氧化铟锡膜层，膜层厚度在
Figure BDA0002990897990000092
去除PET膜,钢化折叠区，所用钢化液为硝酸钾，其浓度为99.99％，钢化温度在370℃之间，钢化时间在20min，保证折叠区具有相应的钢化应力层及应力值；再采用稀盐酸或稀硫酸对钢化后的玻璃进行退膜处理，退膜温度为50℃，5min浸泡即可，再用60℃热水超声15min清洗去除酸溶液，最后50℃烘干15min。
3)在非折叠区覆PET膜，折叠区镀氧化铟锡膜层，厚度
Figure BDA0002990897990000093
去除PET膜，钢化非折叠区，非折叠区厚度在150μm，所用钢化液为硝酸钾，其质量浓度为99.99％，钢化温度在410℃，钢化时间在30min，保证非折叠区具有相应的钢化应力层及应力值,最后采用1mol/L稀盐酸溶液或硫酸溶液退膜，再超声清洗后，在50-70℃纯水慢拉加热，最后烘干得到成片。
按照实施例2方法加工的超薄非等厚玻璃，对于折叠区和非折叠区采取不同的钢化工艺，控制不同的钢化温度和时间、玻璃厚度，所得超薄非等厚玻璃的性能如下表2所示。
表2实施例2产品性能
Figure BDA0002990897990000091
本发明采用覆防酸膜喷淋酸蚀对凹槽形态进行加工，结合镀膜保护分段化学钢化方式对玻璃进行处理，本发明所述超薄玻璃在弯折区域其厚度连续均匀变化，保证凹槽区具有较小的弯折R角及较高的弯折次数，保证超薄玻璃的非弯折区具有更高耐冲击性能和更优异的耐划伤性。本发明所述可折叠非等厚超薄玻璃盖板，可以实现内弯和外弯的有益效果，可以达到动态弯折200k玻璃不断裂。本发明所述超薄玻璃兼具优异的弯折性能、高耐冲击和耐刮擦性能，有效代替现有产品弯折次数过多出现的褶皱问题。

Claims (4)

1.一种超薄非等厚玻璃的生产方法,其特征在于，所述生产方法包括以下步骤：
1）减薄折叠区厚度；
2）超薄玻璃非折叠区镀膜，钢化折叠区，再去除非折叠区膜层；
3）折叠区镀膜，钢化非折叠区，去除折叠区膜层；
步骤1）采用酸蚀方式减薄折叠区，酸蚀之前，除折叠区外，超薄玻璃其他表面均覆耐酸保护膜，第一次酸蚀之后，去除耐酸保护膜，清洗烘干后，再重新覆耐酸保护膜进行酸蚀；每次耐酸保护膜靠近折叠区一端的位置相较于上一次位置向超薄玻璃中心靠近1-4mm；重复此步骤直至折叠区厚度满足要求；
步骤1）中所述酸蚀采用酸蚀液喷淋酸蚀的方法，酸蚀过程温度控制在30-40℃，酸蚀速率控制在1-2μm/min，喷淋流量为400-600 L/min，保证折叠区板厚均匀性，减薄出凹槽位置，为超薄玻璃折叠区，非减薄区域为非折叠区；减薄后，折叠区厚度在30-70μm，非折叠区厚度在150-200μm；
去除保护膜的方式为：使用200-300mJ/cm2紫外光照射，轻轻剥离去除保护膜；
步骤2）中超薄玻璃非折叠区镀膜具体为：先在折叠区覆PET膜，然后在非折叠区镀无机材料层，无机材料层为二氧化硅层、氧化铟锡层或氧化锑锡层；
所述无机材料层厚度在20-300Å；
步骤2）中，所述钢化折叠区是指：所用钢化液为硝酸钾，其质量浓度为99.99%，钢化温度在370-400℃之间，钢化时间在10-30 min；
步骤3）中所述钢化非折叠区是指：所用钢化液为硝酸钾，其质量浓度为99.99%，钢化温度在410-430℃，钢化时间在15-50min。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤2）中，所述去除非折叠区膜层是指：采用1mol/L稀盐酸溶液或硫酸溶液对钢化后的玻璃进行浸泡退膜处理；而后再经过50-70℃热水超声10-30 min清洗去除酸溶液，最后50-80℃烘干10-20 min。
3.一种权利要求1或2所述生产方法生产的超薄非等厚玻璃。
4.一种权利要求1或2所述生产方法生产的超薄非等厚玻璃的应用，其特征在于，用于制作显示屏。
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