2.2.1 超薄玻璃的特性

玻璃是硬质材料，用来作为柔性衬底，需要将其薄化，这样玻璃才能具有可弯曲性。当玻璃厚度降至100μm以下时，除具有原来的物理特性外，还具有些许的弹性。

1.超薄玻璃的优点

目前，超薄玻璃的厚度可以做到0.05mm以下，表现出较好的热稳定性和化学性，良好的可弯曲性，可见光透过性，水汽和氧气的阻挡性，较高的表面光滑度，而且绝缘，是理想的柔性衬底材料。在几种实用的柔性衬底中，超薄玻璃的密封性、透光率、表面粗糙度都是最佳的，相应的器件特性最优。相比塑料衬底，超薄玻璃衬底具有如下优点。

（1）光学特性：透光率高，光学各向同性，没有相位延迟，UV光阻高。玻璃的折射率在1.5左右，透光率在90%以上。玻璃的一个重要光学特性是应力双折射率很低，所以非常适合用作LCD的衬底。不同玻璃厚度与透光率的关系如图2-3（a）所示。图2-3（b）用电气硝子超薄玻璃OA-10G在不同玻璃厚度时与其他透明衬底材料的透光率进行比较。在可见光区域，OA-10G的内部吸收光几乎为零，影响透光率下降的因素是空气与玻璃的折射率差异导致的玻璃表面与内部之间的反射。OA-10G的透光率高达92%，远高于PET、PI等塑料衬底。当OA-10G厚度下降到0.05mm时，其透光率曲线开始逼近石英玻璃。

图2-3 不同玻璃厚度与不同透明衬底的透光率比较

（2）温度特性：温度稳定性高，尺寸稳定性高，温度延展系数低。图2-4比较了玻璃、PEN和PI的应力应变曲线，说明超薄玻璃具有良好的热稳定性与尺寸稳定性。使用热收缩少的玻璃基板，有助于提高精细面板的品质及生产效率。

图2-4 玻璃、PEN和PI的应力应变关系

（3）化学特性：化学抵抗力高，对水蒸气和氧气的阻挡能力强。在显示器的制造过程中，会用到多种化学气体和药液。作为显示器的衬底，必须能很好地抵抗住这些化学成分的侵蚀。耐化学性的能力一般通过测试每平方厘米表面积上玻璃在化学反应后的损耗量来测定，单位为 mg/cm2。化学侵蚀与化学浓度、环境温度、反应时间等因素有关。一般情况下，反应8小时左右，玻璃的耐酸性能为3×10-4mg/cm2，耐碱性能为3mg/cm2。

（4）机械特性：耐刮擦性强，耐擦洗性强，硬度高。

2.超薄玻璃的缺点

超薄玻璃的韧性较差、很脆，对微裂纹缺陷非常敏感，经过周期性弯曲后容易出现裂缝。超薄玻璃在制造过程中容易产生破裂现象。由于超薄玻璃的抗折和抗张强度不高，并且脆性较大，因此超薄玻璃的应用受到一定的限制。

机械强度测试表明，玻璃的破损速率不仅取决于表面损伤，还取决于衬底边缘的损伤。超薄玻璃的边缘部位在进行切割操作时比较容易产生微裂纹缺陷。接近90%的玻璃破损是由边缘损伤引起的。降低玻璃破损率的方法包括退火、钢化、表面涂层、微晶化、与其他材料制成复合材料等方法。这些方法中有的方法可使玻璃抗折强度几倍甚至十几倍的增加。

表面涂层在提高玻璃强度方面具有两点优势：①表面涂层可以保护玻璃表面受到的损伤，减少微裂纹出现的概率。②表面涂层在玻璃表面形成压应力，阻止或延缓微裂纹的发生。显示用超薄玻璃的具体表面涂层技术有①塑料箔的覆膜处理。②薄涂层（等离子沉积硬涂层）。③厚涂层（聚合物）。采用表面涂层处理的目的是使超薄玻璃集成玻璃与涂层的优点，从而发挥玻璃良好的防渗透功能与尺寸稳定性的特点，同时具有塑料的抗击伤能力。

采用聚硅氧烷对超薄玻璃进行增强，可以改善其脆性，增加超薄玻璃的可弯曲性能。虽然超薄玻璃具有弹性，但要达到理想的可弯曲程度的技术仍在开发研究中。通过弯折应力公式可知，以内折曲率半径 1.5mm，厚度 50μm 为例，承受的最大拉应力约为1420MPa，如图2-5所示。根据使用经验选定安全系数为1.7，则该设定需要满足可以承受约2410MPa的弯折应力，这个弯折应力由玻璃本身抗拉强度及玻璃强化所产生的压应力（CS）决定玻璃是否承受得住。其中，抗拉强度由玻璃本身材料特性、表面是否存在缺陷及边缘切割品质决定；压应力由玻璃强化工艺条件决定，且压应力与强化深度（DOL）及拉应力（CT）之间的关系如图2-6所示。

图2-5 不同厚度玻璃基板的弯折应力与曲率半径关系

图2-6 超薄玻璃压应力、强化深度及拉应力关系