早期的摺疊機(如 2019 年三星 Galaxy Fold)使用 CPI(透明聚醯亞胺)塑膠薄膜作為螢幕保護層。CPI 的優點是柔軟、不易破裂,但缺點也很明顯:
為了解決這些問題,三星在 2020 年 Galaxy Z Flip 導入 UTG(Ultra Thin Glass)超薄玻璃。UTG 結合了玻璃的硬度和塑膠的柔軟性,成為摺疊機螢幕的理想材料。
| 特性 | CPI 塑膠 | UTG 玻璃 |
|---|---|---|
| 硬度 | 低(容易刮傷) | 高(接近傳統玻璃) |
| 透明度 | 中等(霧面感) | 高(清晰透亮) |
| 手感 | 塑膠感 | 玻璃滑順 |
| 彎曲半徑 | ~1mm | ~1.5mm |
| 成本 | 低 | 高 3-5 倍 |
製造 0.03mm 的超薄玻璃不是把普通玻璃磨薄那麼簡單。整個製程包含五道關鍵工序:
這是康寧(Corning)和肖特(Schott)的核心技術。玻璃原料在 1200°C 高溫下熔融,然後從槽孔流出,像瀑布一樣自然下垂形成玻璃帶。
熔融下拉法形成的玻璃帶厚度約 0.1mm,還需要進一步減薄到 0.03mm。這透過化學蝕刻完成:將玻璃浸泡在氫氟酸(HF)溶液中,酸液會均勻地溶解玻璃表面。
挑戰:氫氟酸是劇毒且腐蝕性極強的化學品,操作需要極高的安全標準。而且蝕刻速率必須非常均勻,否則玻璃厚度會不一致。
0.03mm 的玻璃非常脆弱,需要透過化學強化增加強度。方法是將玻璃浸泡在熔鹽(通常是硝酸鉀 KNO3)中,在 400°C 高溫下,玻璃表面的鈉離子(Na+)會被鉀離子(K+)取代。
因為鉀離子比鈉離子大,會在玻璃表面形成壓縮應力層,就像給玻璃穿上一層「盔甲」。這層壓縮應力可以讓 UTG 的強度提升 3-5 倍。
強化後的玻璃需要切割成手機螢幕的尺寸。傳統機械切割會在邊緣產生微裂紋,導致玻璃容易從邊緣破裂。因此 UTG 使用雷射切割:高能量雷射在玻璃內部形成應力集中點,然後透過熱應力讓玻璃沿著預定路徑斷裂。
精度要求:切割公差必須在 ±5μm(0.005mm)以內,相當於頭髮直徑的 1/10。
切割後的玻璃邊緣仍有微小裂紋,需要拋光到奈米級光滑度。這通常使用雷射拋光或化學拋光,讓邊緣形成圓弧狀,減少應力集中。
目前全球能大量生產 UTG 的廠商只有兩家:
這兩家公司掌握了 UTG 的核心專利和製程技術,形成雙寡占市場。這也是為什麼摺疊機價格難以降低的原因之一:螢幕保護层的供應被壟斷。
目前的 UTG 厚度是 0.03mm,但業界正在研發更薄的 0.02mm 甚至 0.01mm 版本。更薄的玻璃彎曲半徑更小,摺痕更不明顯。
但更薄也意味著更脆弱,需要更強的化學強化技術。另一個方向是開發新的玻璃成分,讓玻璃本身更柔韌,不需要那麼依賴化學強化。
成本方面,隨著產能擴大和製程優化,UTG 的價格正在逐年下降。但要降到 CPI 塑膠的水平,可能還需要 5-10 年。
從維修角度來看,UTG 螢幕有以下挑戰:
UTG 超薄玻璃是材料科學和製程工藝的結晶。要在 0.03mm 的厚度下實現強度、透明度、柔韌性的完美平衡,背後是無數次的實驗和優化。
良率只有 30-40% 意味著每一片成功的 UTG 背後,都有 2-3 片報廢的玻璃。這就是為什麼摺疊機價格居高不下的真正原因:不是品牌溢價,而是製程成本。
隨著技術進步和產能擴大,UTG 的成本會逐漸降低。但在可預見的未來,摺疊機仍然是高價產品。對消費者來說,保護好螢幕是最重要的,因為維修成本真的很貴。
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