DLC膜-蓝宝石屏的克星

从苹果开始研发iphone6以来，关于手机屏幕采用蓝宝石的猜测就甚嚣尘上，终于苹果用iphone6全系列的大猩猩屏粉碎了这一猜测，不过这一猜测直接就转移到了下一代iphone上。国内有部分手机机型尝试采用了蓝宝石屏幕，比如华为P7典藏版。

蓝宝石屏幕在手机方面的应用主要是为了解决屏幕划伤的问题，这个问题从一开始就纠缠着智能触控设备，比如当年死贵死贵的掌上电脑、多普达系列手机等等都是采用塑料材质的电阻式触控屏，随便用个硬币、牙签就能划伤。后来有了电容屏，可以采用玻璃材质，耐磨性有了一定的改善，但其实还是扛不住砂砾、金属的摩擦。

蓝宝石的特性就是硬，自然界里可以说仅次于金刚石，硬度达到莫氏9.0（天然金刚石是莫氏10.0，其实说蓝宝石在天然界仅次于金刚石也不全对，纯净的天然碳化硅晶体也有，硬度是莫氏9.2，天然的立方氮化硼也存在，硬度莫氏9.8））。蓝宝石的化学成分是三氧化二铝，工业化制备最简单的方式是熔融、凝固成玻璃体然后再加工成各种形状，目前成熟的人工合成方式是纯净氧化铝在高温高压下用晶种生长成单晶体，具有更好的光学性能，目前大规模工业用途是LED的承载基片。

蓝宝石硬归硬，但是限制它进入大规模的手机屏应用的短板恰恰也是蓝宝石的另一个特性——脆，无论是非晶体的玻璃态还是单晶体，蓝宝石都是一样的脆，去参观过蓝宝石晶体工厂，从像饮水机水桶那么大的大坨单晶里横向掏C相晶棒总是一个很小心的工作，水钻套筒颤一颤都有可能让晶棒碎裂。

手机屏现在都是高度集成的，表面的玻璃材质下直接就是全贴合的液晶显像板，所以外面的玻璃表面只有大约0.3毫米厚。玻璃屏可以采用浮法玻璃的生产工艺，直接制成略微厚于0.3毫米的玻璃片，然后磨平到规定的厚度，但蓝宝石不行，只能是先切割成大块，然后用排线金刚石线锯锯成薄片，然后用双端面磨床磨到0.3毫米的厚度，每多一道加工程序，都会增加一道产生废品的危险。所以说蓝宝石手机屏雷声大雨点小的根本原因不是材质的产能不够，事实上人工蓝宝石在中国的产能已经过剩了，问题在于后加工的产能。

前些日子参加郑州磨料磨具磨削展，和做超硬磨削材料的同行们交流（说白了就是聊天磨牙扩展人脉），一位湖北的研发聚晶金刚石的大哥对蓝宝石片万分不屑，直言说蓝宝石除非做成微米级的薄片否则无法改善抗屈挠强度，最好的方式是做成钢化玻璃膜那样的玻璃——胶体复合材质。他详细介绍了一种目前已经快要走出实验室的新技术，叫做类金刚石膜DLC film（Diamond-Like Carbon），这种技术可以算是耐磨方面的王者了，百度百科上也可以查到。

类金刚石膜是一种介于金刚石（sp3键碳碳结合）和石墨（sp2键碳碳结合）之间的亚稳定形态的性质近似于金刚石，具有高硬度.高电阻率.良好光学性能等，同时又具有自身独特摩擦学特性的非晶碳薄膜，制备的条件不像化学气相沉淀法合成金刚石（CVD）那样苛刻，甚至可以向眼镜片镀膜那样用真空法涂覆，并且这种薄膜因为材质是碳元素，所以特别适合在非金属材质上涂覆，比如玻璃啊、塑料啊都特别好使。目前在高端的半导体和航空航天领域已经有了少量的应用，目前最主要的问题就是商用成本还比较高，不过新技术的推广普及总是有这么一个必经的路径，相信日后很快就会很便宜了，比如人造无色珠宝级钻石，前两年还很高大上的稀缺技术，这次展会上几乎都快烂大街了，大家都开玩笑都说以后金刚石都不用按克拉计价了，直接喊克价、公斤价、吨价就好。

去年和一个蓝宝石公司的技术负责人聊天，他坦言说如果手机屏方面的应用无法推开，蓝宝石行业就是死翘翘的了，因为除了这个，大家就靠LED基片过日子，手表表蒙根本就不够塞牙缝的。但是LED基片方面，追兵也赶上来了，去年（2014年）中科院上海硅酸盐所已经生长出了4寸直径的碳化硅单晶晶棒，这玩意作为LED的基片比蓝宝石的性能更好，发光亮度更高，光色纯度也更好，电绝缘性能更好，如果碳化硅单晶也大规模工业化，那蓝宝石行业就算是彻底挂了。

从苹果开始研发iphone6以来，关于手机屏幕采用蓝宝石的猜测就甚嚣尘上，终于苹果用iphone6全系列的大猩猩屏粉碎了这一猜测，不过这一猜测直接就转移到了下一代iphone上。国内有部分手机机型尝试采用了蓝宝石屏幕，比如华为P7典藏版。

蓝宝石屏幕在手机方面的应用主要是为了解决屏幕划伤的问题，这个问题从一开始就纠缠着智能触控设备，比如当年死贵死贵的掌上电脑、多普达系列手机等等都是采用塑料材质的电阻式触控屏，随便用个硬币、牙签就能划伤。后来有了电容屏，可以采用玻璃材质，耐磨性有了一定的改善，但其实还是扛不住砂砾、金属的摩擦。

蓝宝石的特性就是硬，自然界里可以说仅次于金刚石，硬度达到莫氏9.0（天然金刚石是莫氏10.0，其实说蓝宝石在天然界仅次于金刚石也不全对，纯净的天然碳化硅晶体也有，硬度是莫氏9.2，天然的立方氮化硼也存在，硬度莫氏9.8））。蓝宝石的化学成分是三氧化二铝，工业化制备最简单的方式是熔融、凝固成玻璃体然后再加工成各种形状，目前成熟的人工合成方式是纯净氧化铝在高温高压下用晶种生长成单晶体，具有更好的光学性能，目前大规模工业用途是LED的承载基片。

蓝宝石硬归硬，但是限制它进入大规模的手机屏应用的短板恰恰也是蓝宝石的另一个特性——脆，无论是非晶体的玻璃态还是单晶体，蓝宝石都是一样的脆，去参观过蓝宝石晶体工厂，从像饮水机水桶那么大的大坨单晶里横向掏C相晶棒总是一个很小心的工作，水钻套筒颤一颤都有可能让晶棒碎裂。

手机屏现在都是高度集成的，表面的玻璃材质下直接就是全贴合的液晶显像板，所以外面的玻璃表面只有大约0.3毫米厚。玻璃屏可以采用浮法玻璃的生产工艺，直接制成略微厚于0.3毫米的玻璃片，然后磨平到规定的厚度，但蓝宝石不行，只能是先切割成大块，然后用排线金刚石线锯锯成薄片，然后用双端面磨床磨到0.3毫米的厚度，每多一道加工程序，都会增加一道产生废品的危险。所以说蓝宝石手机屏雷声大雨点小的根本原因不是材质的产能不够，事实上人工蓝宝石在中国的产能已经过剩了，问题在于后加工的产能。

前些日子参加郑州磨料磨具磨削展，和做超硬磨削材料的同行们交流（说白了就是聊天磨牙扩展人脉），一位湖北的研发聚晶金刚石的大哥对蓝宝石片万分不屑，直言说蓝宝石除非做成微米级的薄片否则无法改善抗屈挠强度，最好的方式是做成钢化玻璃膜那样的玻璃——胶体复合材质。他详细介绍了一种目前已经快要走出实验室的新技术，叫做类金刚石膜DLC film（Diamond-Like Carbon），这种技术可以算是耐磨方面的王者了，百度百科上也可以查到。

类金刚石膜是一种介于金刚石（sp3键碳碳结合）和石墨（sp2键碳碳结合）之间的亚稳定形态的性质近似于金刚石，具有高硬度.高电阻率.良好光学性能等，同时又具有自身独特摩擦学特性的非晶碳薄膜，制备的条件不像化学气相沉淀法合成金刚石（CVD）那样苛刻，甚至可以向眼镜片镀膜那样用真空法涂覆，并且这种薄膜因为材质是碳元素，所以特别适合在非金属材质上涂覆，比如玻璃啊、塑料啊都特别好使。目前在高端的半导体和航空航天领域已经有了少量的应用，目前最主要的问题就是商用成本还比较高，不过新技术的推广普及总是有这么一个必经的路径，相信日后很快就会很便宜了，比如人造无色珠宝级钻石，前两年还很高大上的稀缺技术，这次展会上几乎都快烂大街了，大家都开玩笑都说以后金刚石都不用按克拉计价了，直接喊克价、公斤价、吨价就好。

去年和一个蓝宝石公司的技术负责人聊天，他坦言说如果手机屏方面的应用无法推开，蓝宝石行业就是死翘翘的了，因为除了这个，大家就靠LED基片过日子，手表表蒙根本就不够塞牙缝的。但是LED基片方面，追兵也赶上来了，去年（2014年）中科院上海硅酸盐所已经生长出了4寸直径的碳化硅单晶晶棒，这玩意作为LED的基片比蓝宝石的性能更好，发光亮度更高，光色纯度也更好，电绝缘性能更好，如果碳化硅单晶也大规模工业化，那蓝宝石行业就算是彻底挂了。