一文深入了解蓋板玻璃與行業(yè)應(yīng)用

 

蓋板玻璃，主要應(yīng)用于觸摸屏最外層，英文名為Cover Lens，又稱強(qiáng)化光學(xué)玻璃、玻璃視窗、強(qiáng)化手機(jī)鏡片等。產(chǎn)品的主要原材料為超薄平板玻璃，經(jīng)過(guò)切割、CNC精雕、減薄、強(qiáng)化、鍍膜、印刷等工藝處理后，具有防沖擊、耐刮花、耐油污、防指紋、增強(qiáng)透光率等功能。蓋板玻璃貼合在觸摸屏外表層后，一方面起到保護(hù)觸摸屏的作用，另一方面可印刷不同顏色、圖案、標(biāo)志物，起到裝飾及美化產(chǎn)品的作用。在進(jìn)入以蘋果產(chǎn)品為標(biāo)志的觸控時(shí)代以來(lái)，電容式觸摸屏解決方案憑借其性能穩(wěn)定、觸感良好等優(yōu)勢(shì)，已然成為手機(jī)、平板、觸控筆記本等移動(dòng)終端人機(jī)交互的主流。無(wú)論何種觸控技術(shù)，蓋板都是必不可少的保護(hù)部件，而玻璃蓋板由于其高透光性、強(qiáng)防刮性等特性，逐漸成為蓋板的主流。

 

蓋板玻璃可廣泛應(yīng)用于帶觸控功能和顯示功能的多種電子消費(fèi)產(chǎn)品，包括電容式觸摸屏手機(jī)、平板電腦、數(shù)碼相機(jī)、GPS、各類查詢終端、各類自助終端、ATM機(jī)、點(diǎn)播機(jī)、大屏幕觸摸式電子白板等。

 

由于直接暴露于手機(jī)、平板電腦等產(chǎn)品的表面，因此蓋板玻璃要求高硬度、抗劃傷性能；為了手機(jī)、平板電腦等產(chǎn)品的整體美化和個(gè)性化，則需要通過(guò)絲印的加工方式在蓋板玻璃內(nèi)層印上各種顏色及個(gè)性化Logo；手機(jī)的輕薄化又對(duì)蓋板玻璃及其印刷層的厚度提出了苛刻要求；為了達(dá)到良好的視覺(jué)效果，蓋板玻璃還需鍍上各種功能膜，以達(dá)到抗指紋汗?jié)n，增亮增透的顯示效果。

 

由于蓋板玻璃需要同時(shí)實(shí)現(xiàn)上述諸多功能、特性，因此生產(chǎn)工藝流程復(fù)雜，需要通過(guò)開(kāi)料、超聲波清洗、CNC精雕、拋光、鋼化、鍍膜、絲印、貼膜等，每一道流程都有良率上限。以每道工序的最高良率計(jì)算，開(kāi)料98%，CNC精雕96%，拋光98%，鋼化98%，超聲波清洗98%，絲印95%，理論上全套生產(chǎn)過(guò)程良率上限約為80%，但實(shí)際上行業(yè)內(nèi)良率集中在50—65%之間，主要是拋光和絲印環(huán)節(jié)的良率不高，制約了整體良率的提升。眾所周知白色的Iphone售價(jià)要高出黑色的Iphone數(shù)百元，市場(chǎng)一度缺貨，其主要原因就是蓋板玻璃廠商白色絲印環(huán)節(jié)良品率僅為50%左右，白色涂料過(guò)薄容易透光，過(guò)厚又難以滿足蘋果公司對(duì)于蓋板玻璃及涂料厚度的精確要求。

 

蓋板是電容式觸摸屏最外層起保護(hù)作用的一層材質(zhì)，由于直接與外界接觸，除了表面光潔度、厚度等參數(shù)要求外，高硬度、抗壓、耐刮等屬性更決定了蓋板品質(zhì)的高低。而玻璃蓋板（Cover Glass或Cover Lens）相對(duì)于其它材質(zhì)的蓋板在這些重要參數(shù)上優(yōu)勢(shì)明顯，故逐漸成為各觸控技術(shù)的主流保護(hù)方案。一般的，觸控模組是由蓋板、傳感器模塊、液晶面板三部分進(jìn)行貼合而成。目前電容觸摸屏解決方案仍是多種技術(shù)并存，薄膜和玻璃兩大陣營(yíng)分食觸控市場(chǎng)，但是無(wú)論薄膜（GF、GF2）還是玻璃（GG、OGS），亦或是三星和蘋果主導(dǎo)的On-cell和In-cell，玻璃蓋板都是重要的組成部件。

 

整個(gè)工藝由原材料切割開(kāi)始，到成品鍍膜包裝結(jié)束。具體描述如下：

 

1）切割：切割為蓋板玻璃加工的第一個(gè)步驟，采用切割機(jī)將來(lái)料原板尺寸白片玻璃切割成比最終成品尺寸略大的毛坯。

 

2）CNC精雕：CNC精雕玻璃是采用精雕機(jī)砂輪槽對(duì)毛坯玻璃進(jìn)行磨邊，去掉余量，并通過(guò)鉆頭進(jìn)行打孔、雕槽并磨邊以滿足最終成品要求。

 

3）研磨：研磨的主要目的為使玻璃基片在厚度上達(dá)到最終成品要求的關(guān)鍵工藝，主要工作原理為將玻璃置于磨機(jī)雙面平整的磨盤之中，加入磨料進(jìn)行研磨，去除多余厚度而成。研磨可以使基片玻璃達(dá)到成品要求厚度并增加平整度。

 

4）強(qiáng)化：強(qiáng)化主要目的是增加玻璃的表面應(yīng)力，從而使玻璃可以達(dá)到抗刮花、耐沖擊的效果。主要工作原理為將玻璃置于400攝氏度的硝酸鉀溶液中，使玻璃表面的鈉離子與硝酸鉀溶液中的鉀離子進(jìn)行充分的離子交換，因?yàn)殁涬x子體積大于鈉離子，鉀離子的相互擠壓在玻璃表面形成應(yīng)力層，從而達(dá)到玻璃強(qiáng)化的效果。

 

5）絲印：絲印的主要目的是使油墨在玻璃表面呈現(xiàn)不同顏色、不同形狀、圖案的工藝效果，主要工作原理為通過(guò)網(wǎng)版印刷、烘干，使油墨附著在玻璃表面從而實(shí)現(xiàn)成品要求的外觀效果。

 

6）鍍膜：鍍膜的主要目的是在玻璃表面的特定位置形成一層具有特定功能的膜層。主要工作原理為在真空狀態(tài)下通過(guò)蒸發(fā)、電子槍轟擊或磁控濺射等方式使膜材沉積在玻璃表面而成，目前的主要應(yīng)用膜層有防指紋膜（AF），防反射膜（AR）等。

 

7）清洗：:清洗的主要目的是通過(guò)超聲波去除附著在玻璃表面的臟污及塵點(diǎn)等物，以使蓋板玻璃在強(qiáng)化、絲印、鍍膜等生產(chǎn)工序達(dá)到更好效果。

 

玻璃蓋板基板按生產(chǎn)配方的不同可分為鈉鈣玻璃和高鋁玻璃，按生產(chǎn)工藝的不同則又可分為浮法和溢流法。而目前鈉鈣玻璃都采用浮法工藝生產(chǎn)，故此目前市面上有三類玻璃蓋板基板，即浮法鈉鈣玻璃蓋板基板，浮法高鋁玻璃蓋板基板和溢流高鋁玻璃蓋板基板。

 

從配方上來(lái)看，鈉鈣玻璃的強(qiáng)化深度、壓應(yīng)力等參數(shù)遠(yuǎn)不及高鋁玻璃；而從工藝上來(lái)看，由于浮法工藝制造高鋁玻璃有著先天的缺陷（由于密度不均勻?qū)е聫?qiáng)化后容易出現(xiàn)翹曲），產(chǎn)品質(zhì)量不如溢流法，中游玻璃蓋板加工廠加工良率低。故此從性能上來(lái)看，溢流高鋁玻璃最好，高端市場(chǎng)目前主要被溢流高鋁玻璃蓋板所霸占。

 

溢流高鋁玻璃蓋板VS浮法高鋁玻璃蓋板：溢流工藝的產(chǎn)品最佳，目前高鋁玻璃蓋板基板的制造工藝主要有浮法和溢流法兩種。浮法是歷史最悠久的玻璃制造工藝，在制造鈉鈣平板玻璃上十分成熟，由平板玻璃向蓋板玻璃轉(zhuǎn)換的難度主要體現(xiàn)在如何把玻璃做薄；但是由于工藝上先天的不足，浮法不易制高鋁玻璃蓋板，產(chǎn)品質(zhì)量上不及溢流法。

 

高鋁玻璃由于配方中含有較多氧化鋁和氧化鈣，同樣的溫度條件下玻璃表面張力大（比普通的鈉鈣玻璃大20%左右），致使高鋁玻璃體現(xiàn)出粘度大的特性。而浮法是利用重力將熔融玻璃液在水平面上攤平冷卻，但高鋁玻璃液粘度高，受表面張力影響，橫向流動(dòng)性差，利用垂直方向的引力要達(dá)到水平面上拉薄成型的難度也大，故此產(chǎn)品密度均勻性不佳。而溢流法則是靠重力在垂直方向上拉引，受表面張力影響小，制造高鋁玻璃的優(yōu)勢(shì)與生俱來(lái)。浮法制成的高鋁玻璃蓋板基板在密度均勻性上存在劣勢(shì)，一方面影響了玻璃蓋板的性能，品牌廠商在高端產(chǎn)品上更愿意選用溢流法高鋁玻璃蓋板基板，也就是康寧的“大猩猩”玻璃蓋板；另一方面，由于密度不均勻，下游加工廠在進(jìn)行強(qiáng)化處理時(shí)玻璃容易出現(xiàn)翹曲，使得浮法玻璃的加工良率低于溢流高鋁玻璃，而玻璃蓋板加工廠的良率直接影響了其盈利情況，故此，只要溢流高鋁玻璃蓋板基板價(jià)格合理，玻璃蓋板加工廠商也更傾向于采購(gòu)溢流法制造的高鋁玻璃蓋板基板。總而言之，溢流高鋁玻璃蓋板基板是工藝、配方組合上制造玻璃蓋板基板最優(yōu)的方案，從目前幾大高鋁玻璃蓋板基板廠商的產(chǎn)品參數(shù)來(lái)看，溢流高鋁玻璃蓋板基板（如康寧“大猩猩”玻璃蓋板）性能優(yōu)勢(shì)明顯，這也是高端玻璃蓋板基板市場(chǎng)被康寧“大猩猩”玻璃蓋板獨(dú)占的原因。

 

傳統(tǒng)玻璃蓋板產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)怯缮嫌惟ぉげＡw板基板、中游——玻璃蓋板加工、下游——Sensor及觸控模組廠構(gòu)成的，玻璃蓋板加工廠購(gòu)買玻璃蓋板基板進(jìn)行切割、強(qiáng)化等一系列加工，再交給觸控廠進(jìn)行Sensor制作和模組貼合（OGS由于將Sensor直接制作在蓋板上，所以一般是觸控廠向中游發(fā)展完成玻璃蓋板加工和Sensor制作或玻璃蓋板加工廠向下游發(fā)展完成玻璃蓋板加工和Sensor制作）。下游Sensor制作和觸控模組制造由于行業(yè)成熟且供給充足、加之新技術(shù)In-cell、On-cell的出現(xiàn)導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇，盈利能力逐年減弱；中游玻璃蓋板加工由于技術(shù)壁壘不高，更多的是比拼企業(yè)人工熟練度、規(guī)模和反應(yīng)速度等實(shí)力，加之下游觸控廠開(kāi)始發(fā)展玻璃蓋板加工業(yè)務(wù)，目前規(guī)模不大的玻璃蓋板加工廠商境況不佳、盈利能力不高；而玻璃蓋板基板行業(yè)處于產(chǎn)業(yè)鏈的頂端，進(jìn)入壁壘高，目前仍是寡頭壟斷市場(chǎng)，市場(chǎng)主要被康寧和旭硝子所把持，是產(chǎn)業(yè)鏈上最賺錢的環(huán)節(jié)，目前康寧的“大猩猩”玻璃蓋板毛利率將近80-90%左右。

 

近兩年智能手機(jī)、平板電腦市場(chǎng)的火爆導(dǎo)致玻璃蓋板基板需求快速上升，未來(lái)兩者出貨數(shù)量增加仍然是蓋板需求成長(zhǎng)的動(dòng)力之一；此外，觸控在超級(jí)本和AIO中滲透率的逐漸提升、手機(jī)平均尺寸擴(kuò)大化也是玻璃蓋板基板需求增長(zhǎng)的新動(dòng)力。根據(jù)DisplaySearch的預(yù)測(cè)，13-15年玻璃蓋板基板需求增長(zhǎng)分別為28%、16%和14%。下游玻璃蓋板基板市場(chǎng)需求增長(zhǎng)依然處于快車道，近兩年智能手機(jī)、平板電腦市場(chǎng)的火爆導(dǎo)致玻璃蓋板基板需求快速上升，未來(lái)兩者出貨數(shù)量增加仍然是蓋板需求成長(zhǎng)的動(dòng)力之一；此外，觸控在超級(jí)本和AIO中滲透率的逐漸提升、手機(jī)平均尺寸擴(kuò)大化也是玻璃蓋板基板需求增長(zhǎng)的新動(dòng)力。

 

近年來(lái)，伴隨著顯示技術(shù)的不斷革新，顯示產(chǎn)品逐步向大屏幕、平面化、薄型化、高清晰度、節(jié)能環(huán)保方向發(fā)展。平板顯示玻璃基板作為顯示觸控產(chǎn)業(yè)中的核心產(chǎn)品，由于其投資門檻高、技術(shù)要求高，加之海外玻璃基板企業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)核心技術(shù)的嚴(yán)密封鎖，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)面板企業(yè)主要依靠進(jìn)口解決平板顯示玻璃基板的來(lái)源問(wèn)題。

 

目前，全球只有美國(guó)康寧，日本旭硝子、電氣硝子、AvanStrate（原NHT）和大陸的東旭集團(tuán)等在內(nèi)的少數(shù)幾家企業(yè)擁有平板顯示玻璃基板的全套生產(chǎn)技術(shù)。在高鋁蓋板玻璃基板領(lǐng)域，目前全球僅有美國(guó)康寧、日本旭硝子、德國(guó)肖特和日本NEG等少數(shù)幾家企業(yè)能夠生產(chǎn)，整個(gè)產(chǎn)業(yè)處于高度壟斷狀態(tài)。而壟斷的結(jié)果自然造成議價(jià)空間的缺失，也使大陸觸摸屏企業(yè)背上了承重的成本負(fù)擔(dān)。

 

高鋁蓋板玻璃基板占觸摸屏廠商總成本比重的13%-18%，而國(guó)產(chǎn)基板價(jià)格至少便宜20%以上，故此20%價(jià)差將提升面板廠商凈利率1.5%-1.8%，去年觸摸屏廠商的凈利率一般約3%-5%，10%的差價(jià)相當(dāng)于可以提升面板廠商凈利潤(rùn)的50%以上，國(guó)產(chǎn)高鋁蓋板玻璃基板的吸引力無(wú)疑是巨大的。值得注意的是，進(jìn)口平板顯示玻璃基板由于關(guān)稅、包裝、運(yùn)輸和倉(cāng)儲(chǔ)費(fèi)用較高，導(dǎo)致觸摸屏的生產(chǎn)成本也相應(yīng)提高。因此，高鋁蓋板玻璃基板的本地化供應(yīng)問(wèn)題已經(jīng)成為大陸觸摸屏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的瓶頸之一，大陸高鋁玻璃基板市場(chǎng)的進(jìn)口替代潛力巨大。而蓋板玻璃是觸控屏的重要元件，在產(chǎn)業(yè)鏈中，該領(lǐng)域的毛利率水平位于高端。Display Search的報(bào)告顯示，2013年全球蓋板玻璃需求量達(dá)2,491萬(wàn)平方米，2014年全球蓋板玻璃需求量將達(dá)到3,122萬(wàn)平方米，2015年將進(jìn)一步達(dá)到3,590萬(wàn)平方米。

 

超薄玻璃處于LCD產(chǎn)業(yè)鏈和觸摸屏產(chǎn)業(yè)鏈微笑曲線的最上端，其毛利率遠(yuǎn)高于其他環(huán)節(jié)。而且，超薄玻璃的價(jià)格和利潤(rùn)率都要遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)玻璃。長(zhǎng)期以來(lái)，全球超薄玻璃基板行業(yè)主要被美國(guó)的康寧(Corning)、日本旭硝子(Asahi)、電氣硝子(NEG)、Avanstrate這四大廠商控制。

 

超薄玻璃的基本工藝流程與系統(tǒng)裝備是可以復(fù)制的，但工藝精細(xì)化設(shè)計(jì)、操控水平以及副效應(yīng)抑制效果必須依靠長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)積累，而這些正是決定超薄玻璃良品率的關(guān)鍵性因素；這也是超薄玻璃基板長(zhǎng)期被康寧、旭硝子等擁有百年歷史玻璃生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的“骨灰級(jí)”企業(yè)所壟斷的原因所在。預(yù)計(jì)僅計(jì)算手機(jī)、Pad、筆記本三大消費(fèi)電子產(chǎn)品，2015年蓋板玻璃需求在600億元；康寧大猩猩玻璃（份額80%）和旭硝子（份額20%）壟斷了全球市場(chǎng)，康寧蓋板毛利率不低于60%。

 

目前液晶顯示仍是超薄的需求主力，觸摸屏需求增長(zhǎng)很快，不過(guò)蓋板玻璃對(duì)力學(xué)強(qiáng)度和耐磨性要求很高；大尺寸化、輕薄化是未來(lái)發(fā)展方向。由于超薄玻璃需求好、利潤(rùn)率高，盡管進(jìn)入門檻很高，還是有很多國(guó)內(nèi)企業(yè)不斷加大研發(fā)力度和擴(kuò)大投資規(guī)模試圖進(jìn)入，不過(guò)這些企業(yè)未來(lái)的發(fā)展前景和獲利能力不是主要取決于其投資規(guī)模和熔爐的數(shù)量，更重要的是要能夠維持一定的良品率穩(wěn)定生產(chǎn)，玻璃基板生產(chǎn)獲利的關(guān)鍵不在于原材料成本，而在于生產(chǎn)制造成本和配方，在于以較高的良品率穩(wěn)定地量產(chǎn)。