誰最具潛力:藍寶石能否取代玻璃塑膠?

據(jù)市場研究機構(gòu) NPD DisplaySearch 的觀察，為持續(xù)降低觸控模組成本，近幾年已經(jīng)有觸控模組和品牌廠商，開始導(dǎo)入塑膠作為手機保護蓋板（cover glass or cover lens）的材料，以取代原有的玻璃。

而隨著蘋果（Apple）最新一代手機 iPhone 6 發(fā)表日期漸近，對于藍寶石玻璃是否能夠取代Gorilla或是Dragontrail等鋁矽酸鹽玻璃，成為高階智能型手機保護蓋板材料，也是持續(xù)延燒的產(chǎn)業(yè)話題。究竟哪一種手機保護蓋板材料最具發(fā)展?jié)摿Γ?/p>

塑膠材料成本低、耐撞力高，但容易刮傷

NPD DisplaySearch表示，所謂“塑膠”只是一個總稱，因為并非所有的塑膠材料皆可以符合手機保護蓋板的要求。最普遍的塑料材料為PET （聚對苯二甲酸乙二酯）、PC （聚碳酸酯）及PMMA （聚甲基丙烯酸甲酯）。這些材料可以單獨使用或是以復(fù)合（co-extrusion）的輸出來使用。塑膠材料常見于工業(yè)應(yīng)用中（如窗戶和飛機的駕駛艙），因為這些塑膠材料比玻璃或是藍寶石可以承受更巨大的撞擊力量，不過塑膠材料抗的刮傷力通常表現(xiàn)較差。

DisplaySearch 研究總監(jiān)謝忠利表示，PET通常被應(yīng)用在觸控感測器基板（即所謂的“薄膜”）、防爆膜以及以往的功能手機蓋板（功能在于保護面板與裝飾性使用）。不過，PC及PMMA則因為其光學穿透性表現(xiàn)佳、耐受力高以及較強硬度等優(yōu)點，更普遍地使用在手機保護蓋板上；例如：PC/PMMA的復(fù)合材料就相當普遍。

縱然PC的表面硬度和光學穿透性較PMMA來得稍差，但是PC仍是主要材料。這是因為PC的韌性佳，對沖擊力的抵抗自然也就較強。此外，塑膠的外型加工性也比玻璃來得好、較不會破片，因此對良率與成本上也相當有助益。不過，塑膠材料最為人詬病之處為容易刮傷以及廉價感。

NPD DisplaySearch 指出，使用塑膠材料的優(yōu)點包含：

韌性──這個特質(zhì)有助于外觀成型與外力沖擊時的抵抗，因此有許多的工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用會采用塑膠材料，像是高速列車上的窗戶。

安全──塑膠材料在破碎時，相對于一般玻璃會有較高的安全性。保護玻璃通常會以防爆膜或是光學膠全貼合來防止碎裂的玻璃造成立即的危險，因此也自然地增加成本。

重量──這個優(yōu)點在小尺寸的手機或許并不明顯，但是對于20英寸以上的應(yīng)用，重量就是個需要考量的因素。謝忠利表示，例如55英寸平面電視使用的保護玻璃可能約在4公斤左右（視所需的安全厚度而定），但是換成塑膠材料后，有機會僅需一半的重量（塑膠密度約1.18 g/cm3）。為了撐住保護玻璃的重量，全貼合膠材的選擇與黏著力就很重要；但往往就在粘著的情況下拉扯、改變了液晶面板的玻璃基板間距（cell gap），對IPS模式的面板來來說，顯示效果就可能受到嚴重影響。

玻璃與塑膠材料孰優(yōu)孰劣？

而另一方面，DisplaySearch表示，使用玻璃材料的優(yōu)點包含：

硬度──玻璃與塑膠在可見光區(qū)的光學穿透性都可以達到90%以上，比起藍寶石來得好。不過就耐刮性（anti-scratch）而言，藍寶石的9H摩氏硬度就不是前兩者可以比擬的。而在經(jīng)過表面刮傷后，塑膠的霧度（haze）會比玻璃差?？v使是鋁矽酸鹽的玻璃材料也無法達到9H摩氏硬度，但是在日常生活中的應(yīng)用上，玻璃確實是一種價格與規(guī)格可以達到最佳化的材料。

外觀──玻璃材料在自然界中俯拾即是，但是在一般人心目中，確實比塑膠來得有質(zhì)感與貴重感。正如現(xiàn)在市面上可見的藍寶石、水晶材料，其實多半是人工制造，但這無損時消費者心中的刻板印象。

那么，究竟如何選擇蓋板材料？以應(yīng)用產(chǎn)品端來看，傳統(tǒng)功能手機及電阻式觸控面板大多采用塑膠材料作為保護蓋板，有些是PMMA/PC，有些則只是簡單的PET膜。

DisplaySearch 指出，就在Apple iPhone指出觸控面板該前進的道路之后，雖然帶有保護玻璃的電容式觸控面板成本較高，但是其亮麗的外觀、抗刮耐與磨損的特點，終究使其成為主流。塑膠材料若要扳回一城，那么硬層材料的硬度必須先跟上玻璃后，塑膠本身的優(yōu)點（重量與加工性）才會凸顯。

從使用者端來看，工業(yè)應(yīng)用上使用塑膠多半是為了耐沖擊性，成本并不是主要考量；而且多半使用特殊復(fù)合材料，成本未必比玻璃、甚至藍寶石來得低。DisplaySearch 指出，不過，在消費性電子產(chǎn)品上，成本絕對是考量的因素。塑膠的外觀成型良率會比玻璃高。至于安全性上，塑膠隨然比較好，但是玻璃也可以透過防爆膜或是全貼合來改善。

以蓋板本身規(guī)格來看，光學穿透性與防刮性應(yīng)該是兩個首要的規(guī)格。就前者而言，玻璃與塑膠不相上下，但在后者上，強化玻璃雖然比不上藍寶石，但是對付塑膠已經(jīng)綽綽有余。雖然塑膠可以節(jié)省成型成本，不過目前多數(shù)品牌還是較偏好玻璃。玻璃的成型良率比塑膠差，不過透過外觀設(shè)計的簡化、減少鉆孔等，也可以提高玻璃的良率。因此，DisplaySearch 指出，塑膠保護蓋板的發(fā)展還需要仰賴硬層材料的突破，目前一般規(guī)格約僅達到4-5H（鉛筆硬度）。

采用鋁矽酸鹽玻璃的優(yōu)點則包括：

透光性佳──大多數(shù)玻璃在可見光區(qū)的透光性可達90%以上，但藍寶石僅約80%?。ㄒ暫穸榷ǎ?。較低的透光性意味著液晶面板的背光需要更高的功耗來實現(xiàn)相同的光學表現(xiàn)。不過藍寶石在紫外線跟紅外線的范圍內(nèi)可以擁有較高的透光性，這在工業(yè)應(yīng)用中是占優(yōu)勢的。

成本較低──玻璃工業(yè)已經(jīng)有充沛的原料來源和成熟完整的供應(yīng)鏈。并且，隨著終端產(chǎn)品的定位，鈉鈣跟鋁矽酸鹽玻璃也可以提供高低不同的成本結(jié)構(gòu)。此外，玻璃的生產(chǎn)成本、能耗、過程工時等，都比藍寶石的生產(chǎn)來得更具有優(yōu)勢。

那么在玻璃與藍寶石之間，究竟哪一種材料適合做到底應(yīng)該要如何選擇保護蓋板的材料呢？從應(yīng)用產(chǎn)品端來看，相機鏡頭跟指紋辨識模組的尺寸較?。ㄖ睆?lt;10mm），所需要的藍寶石成本占比不高。但若使用在智能型手機上面，隨著智能型手機屏幕平均尺寸愈來愈大，藍寶石的成本將會顯著逐升高。此外，相機鏡頭跟指紋辨識模組并不需要特定的外觀成形設(shè)計及鍍膜，但是保護蓋板是需要的。

在使用者端部分，從較實際的規(guī)格來看，藍寶石最重要的特點就是抗刮及耐磨。但DisplaySearch表示，經(jīng)康寧（Corning）實驗證明，保護蓋板是否耐沖擊還需要取決于使用者的使用習慣。而從消費者心理來看，雖然大多藍寶石并非天然的，但消費者可能還是視之為有價值的寶石。

在供應(yīng)鏈端部分，除非其他品牌也可以得到類似Apple的專利技術(shù)以降低藍寶石的應(yīng)用成本，否則藍寶石的成本仍然居高不下。再者，根據(jù)DisplaySearch觀察，特別是較大尺寸的藍寶石基板，若其基板形狀是圓形的，那么對長方形保護蓋板的經(jīng)濟切割將會更低；這對供應(yīng)鏈的產(chǎn)能、成本都會是重大的挑戰(zhàn)。