智能手机曲面屏幕的探讨

游荣鑫

（汕头超声显示器有限公司，汕头 515041）

随着手机材质的发展，触摸屏面板材料也发生了变化，从塑料发展到玻璃，目前广泛采用的是铝硅酸盐玻璃。在众多手机显示面板材料中，曲面玻璃不仅造型美观，同时带有轻薄和防眩光等特点，已经成为了手机行业的发展趋势。

1 曲面玻璃的特点

曲面玻璃是中间以及边缘都采用弧形设计的玻璃盖板，属于热加工范畴。在触摸屏方面，曲面玻璃的应用逐渐成熟，使得智能手机屏幕的外观造型效果及显示效果得到提升，有了更出色的触控手感，大幅度提高了滑动屏幕的手感，并且在强光环境下，曲面玻璃能够降低反光，增强辨识，因此得到了消费者的喜爱。

2 曲面玻璃的种类

现阶段，手机触摸屏使用的材质主要有三种，即塑料、蓝宝石和玻璃。塑料属于低档材料，价格便宜，抗冲击，但不耐磨损，光学效果较差。蓝宝石则是高档材料，价格十分昂贵，但是折射率、光泽度等各方面优势突出，具有较强抗磨损性能，但是难以利用热弯工艺实现曲面状态的加工。因此，在曲面屏制作上，玻璃为首选材质，光学性能介于其他两种材料之间，性价比较高，可以采用热弯工艺进行曲面加工。

普通触摸屏手机采用的多为硬度较高玻璃，如Gorilla玻璃能够抵抗4.0N力的刻划，使用裁纸刀、螺丝刀等坚硬物品进行刮划，在7min以内基本不会出现明显磨损[1]。但是如果从口袋或手中跌落，有时依然会产生网状裂纹或破裂。采用曲面玻璃进行手机触摸屏生产，意味着手机跌落时玻璃着地的几率更大，对玻璃的耐磨性、抗冲击和抗划等性能将提出更高的要求。从玻璃韧性角度来看，主要会受到玻璃结构聚合程度的影响。在三维空间中，通过减少玻璃原子结构的聚合，能够形成各向层、链结构，增强玻璃剪切形变和断裂韧性。但在实际操作中，降低玻璃结构聚合程度将导致玻璃的硬度和强度受到影响，因此需寻求一个平衡点，使玻璃综合力学性能得到提高。

3 曲面玻璃的制作

曲面玻璃加工的重点工序有CNC、热弯、扫光、钢化、印刷。

触摸屏手机作为精细电子产品，屏幕所用到的曲面玻璃需要做好形状和尺寸控制，所以采用激光或水刀进行CNC，并采用超声波进行清洗和磨边，确保玻璃上的扫光剂能够得到彻底清除，避免给玻璃质量带来影响。

热加工通常以一次成型的平板玻璃为原料，将玻璃放置在曲面模具上，利用加热炉进行加热，最终玻璃软化后通过自身的重力，使其边缘与曲面模具逐渐贴合并弯曲成特定的形状。玻璃热弯后的外形尺寸公差±0.1mm，高度尺寸公差±0.1mm，翘曲度＜0.2mm，随着热弯设备以及曲面模具精度的提升，玻璃热弯后的相关尺寸精度也会提高。

现阶段，曲面玻璃制造主要采用高硼硅酸盐和铝硅酸盐玻璃，均为硬脆材料，厚度在0.4mm左右，加工难度较高。而曲面玻璃边缘有弧弯，在扫光时，需要采用柔性抛光工艺，成品率较低。在实际加工时，需要采用柔性抛光垫和CeO2扫光液实现化学机械扫光，不会因为单纯进行机械抛光导致玻璃表面受到损伤，也不会因单纯化学抛光导致材料加工效率低。采用“软磨硬”原理，曲面玻璃扫光是利用较软材料进行化学扫光。在加工过程中，玻璃会与扫光液中的CeO2发生微量化学反应，同时得到机械切削，促使玻璃表层被磨去的同时，在新玻璃上继续扫光。扫光粉高速旋转将促使液流动能的产生，使得玻璃表面晶体结合能被破坏，因此可以达到较强的去除效果。在扫光垫与玻璃表面，受扫光液粘性的影响，将导致扫光粒在速度差的作用下撞击玻璃表面，实现表面机械去除。该种扫光加工方法，能够降低曲面玻璃加工成本和提高生产效率，满足批量生产需求。但在加工精度上，无法实现超精密扫光。在曲面玻璃形状日渐复杂的情况下，全自动复杂曲面玻璃扫光技术未来将得到研发。

目前，在触摸屏手机曲面玻璃制作上，主要采用微结构增韧方法，能够使玻璃对裂纹的容忍性得到提高。在玻璃表面实现离子交换后，会形成一定压应力层，对裂纹尖端张应力进行集中抵消。玻璃表面离子交换效果由成分决定，曲面玻璃主要成分是铝硅酸盐，但是氧化铝的含量较高，会达到23%左右，待加入4%～12%的氧化磷和2%～3%的氧化锂后，玻璃强度和韧性将得到提高。除了成分设计，手机用曲面玻璃需要对离子交换方法进行合理选择，目前主要采用两步法，能够使玻璃最大应力处于距离表面10～30μm范围内，使微裂纹向内的扩展得到阻挡，因此能使玻璃抗冲击强度得到提高。

在丝印方面，全自动丝印机的丝印精度可做到±0.1mm以下，单层油墨厚度一般是6um左右，IR、Icon此类透光油墨的透过率可控制在10%±5%（550nm）。

4 结束语

从智能手机用曲面玻璃发展情况来看，目前曲面玻璃基本属于3D范畴，相较于2D的手机平面拥有完美曲线和圆润手感，有助于手机实现新潮流线型的设计，广受消费者喜爱，伴随着曲面玻璃制作工艺的发展，手机用曲面玻璃将会取得进一步发展。