谁最具潜力:蓝宝石能否取代玻璃塑胶?

据市场研究机构 NPD DisplaySearch 的观察，为持续降低触控模组成本，近几年已经有触控模组和品牌厂商，开始导入塑胶作为手机保护盖板（cover glass or cover lens）的材料，以取代原有的玻璃。

而随着苹果（Apple）最新一代手机 iPhone 6 发表日期渐近，对于蓝宝石玻璃是否能够取代Gorilla或是Dragontrail等铝矽酸盐玻璃，成为高阶智能型手机保护盖板材料，也是持续延烧的产业话题。究竟哪一种手机保护盖板材料最具发展潜力？

塑胶材料成本低、耐撞力高，但容易刮伤

NPD DisplaySearch表示，所谓“塑胶”只是一个总称，因为并非所有的塑胶材料皆可以符合手机保护盖板的要求。最普遍的塑料材料为PET （聚对苯二甲酸乙二酯）、PC （聚碳酸酯）及PMMA （聚甲基丙烯酸甲酯）。这些材料可以单独使用或是以复合（co-extrusion）的输出来使用。塑胶材料常见于工业应用中（如窗户和飞机的驾驶舱），因为这些塑胶材料比玻璃或是蓝宝石可以承受更巨大的撞击力量，不过塑胶材料抗的刮伤力通常表现较差。

DisplaySearch 研究总监谢忠利表示，PET通常被应用在触控感测器基板（即所谓的“薄膜”）、防爆膜以及以往的功能手机盖板（功能在于保护面板与装饰性使用）。不过，PC及PMMA则因为其光学穿透性表现佳、耐受力高以及较强硬度等优点，更普遍地使用在手机保护盖板上；例如：PC/PMMA的复合材料就相当普遍。

纵然PC的表面硬度和光学穿透性较PMMA来得稍差，但是PC仍是主要材料。这是因为PC的韧性佳，对冲击力的抵抗自然也就较强。此外，塑胶的外型加工性也比玻璃来得好、较不会破片，因此对良率与成本上也相当有助益。不过，塑胶材料最为人诟病之处为容易刮伤以及廉价感。

NPD DisplaySearch 指出，使用塑胶材料的优点包含：

韧性──这个特质有助于外观成型与外力冲击时的抵抗，因此有许多的工业和商业应用会采用塑胶材料，像是高速列车上的窗户。

安全──塑胶材料在破碎时，相对于一般玻璃会有较高的安全性。保护玻璃通常会以防爆膜或是光学胶全贴合来防止碎裂的玻璃造成立即的危险，因此也自然地增加成本。

重量──这个优点在小尺寸的手机或许并不明显，但是对于20英寸以上的应用，重量就是个需要考量的因素。谢忠利表示，例如55英寸平面电视使用的保护玻璃可能约在4公斤左右（视所需的安全厚度而定），但是换成塑胶材料后，有机会仅需一半的重量（塑胶密度约1.18 g/cm3）。为了撑住保护玻璃的重量，全贴合胶材的选择与黏着力就很重要；但往往就在粘着的情况下拉扯、改变了液晶面板的玻璃基板间距（cell gap），对IPS模式的面板来来说，显示效果就可能受到严重影响。

玻璃与塑胶材料孰优孰劣？

而另一方面，DisplaySearch表示，使用玻璃材料的优点包含：

硬度──玻璃与塑胶在可见光区的光学穿透性都可以达到90%以上，比起蓝宝石来得好。不过就耐刮性（anti-scratch）而言，蓝宝石的9H摩氏硬度就不是前两者可以比拟的。而在经过表面刮伤后，塑胶的雾度（haze）会比玻璃差。纵使是铝矽酸盐的玻璃材料也无法达到9H摩氏硬度，但是在日常生活中的应用上，玻璃确实是一种价格与规格可以达到最佳化的材料。

外观──玻璃材料在自然界中俯拾即是，但是在一般人心目中，确实比塑胶来得有质感与贵重感。正如现在市面上可见的蓝宝石、水晶材料，其实多半是人工制造，但这无损时消费者心中的刻板印象。

那么，究竟如何选择盖板材料？以应用产品端来看，传统功能手机及电阻式触控面板大多采用塑胶材料作为保护盖板，有些是PMMA/PC，有些则只是简单的PET膜。

DisplaySearch 指出，就在Apple iPhone指出触控面板该前进的道路之后，虽然带有保护玻璃的电容式触控面板成本较高，但是其亮丽的外观、抗刮耐与磨损的特点，终究使其成为主流。塑胶材料若要扳回一城，那么硬层材料的硬度必须先跟上玻璃后，塑胶本身的优点（重量与加工性）才会凸显。

从使用者端来看，工业应用上使用塑胶多半是为了耐冲击性，成本并不是主要考量；而且多半使用特殊复合材料，成本未必比玻璃、甚至蓝宝石来得低。DisplaySearch 指出，不过，在消费性电子产品上，成本绝对是考量的因素。塑胶的外观成型良率会比玻璃高。至于安全性上，塑胶随然比较好，但是玻璃也可以透过防爆膜或是全贴合来改善。

以盖板本身规格来看，光学穿透性与防刮性应该是两个首要的规格。就前者而言，玻璃与塑胶不相上下，但在后者上，强化玻璃虽然比不上蓝宝石，但是对付塑胶已经绰绰有余。虽然塑胶可以节省成型成本，不过目前多数品牌还是较偏好玻璃。玻璃的成型良率比塑胶差，不过透过外观设计的简化、减少钻孔等，也可以提高玻璃的良率。因此，DisplaySearch 指出，塑胶保护盖板的发展还需要仰赖硬层材料的突破，目前一般规格约仅达到4-5H（铅笔硬度）。

采用铝矽酸盐玻璃的优点则包括：

透光性佳──大多数玻璃在可见光区的透光性可达90%以上，但蓝宝石仅约80%　（视厚度而定）。较低的透光性意味着液晶面板的背光需要更高的功耗来实现相同的光学表现。不过蓝宝石在紫外线跟红外线的范围内可以拥有较高的透光性，这在工业应用中是占优势的。

成本较低──玻璃工业已经有充沛的原料来源和成熟完整的供应链。并且，随着终端产品的定位，钠钙跟铝矽酸盐玻璃也可以提供高低不同的成本结构。此外，玻璃的生产成本、能耗、过程工时等，都比蓝宝石的生产来得更具有优势。

那么在玻璃与蓝宝石之间，究竟哪一种材料适合做到底应该要如何选择保护盖板的材料呢？从应用产品端来看，相机镜头跟指纹辨识模组的尺寸较小（直径<10mm），所需要的蓝宝石成本占比不高。但若使用在智能型手机上面，随着智能型手机屏幕平均尺寸愈来愈大，蓝宝石的成本将会显著逐升高。此外，相机镜头跟指纹辨识模组并不需要特定的外观成形设计及镀膜，但是保护盖板是需要的。

在使用者端部分，从较实际的规格来看，蓝宝石最重要的特点就是抗刮及耐磨。但DisplaySearch表示，经康宁（Corning）实验证明，保护盖板是否耐冲击还需要取决于使用者的使用习惯。而从消费者心理来看，虽然大多蓝宝石并非天然的，但消费者可能还是视之为有价值的宝石。

在供应链端部分，除非其他品牌也可以得到类似Apple的专利技术以降低蓝宝石的应用成本，否则蓝宝石的成本仍然居高不下。再者，根据DisplaySearch观察，特别是较大尺寸的蓝宝石基板，若其基板形状是圆形的，那么对长方形保护盖板的经济切割将会更低；这对供应链的产能、成本都会是重大的挑战。