手機屏幕從黑白到全彩,從小到大,從厚到薄,一直在更迭和變化。但無論怎么變,都離不開它——玻璃。
手機顯示屏的結構大體是這樣的(TFT-LCD):

沒錯,上下兩塊,首尾相連,看似平凡卻重中之重的就是它了——玻璃基板。
最初的玻璃基板應該叫襯底玻璃更為合適,從材質上大體分為鈉鈣玻璃、硼硅玻璃和無堿玻璃三類。它們的生產廠商像美國康寧公司、日本板硝子、旭硝子,還有中央硝子等,想必大家都耳熟能詳了。
先來說最普通的鈉鈣玻璃,這個最常見,我們日常用的水杯,還有家里的門窗等幾乎都是這種。優點是便宜,缺點是作為顯示基板的話,跟液晶材料相接觸的一面需要鍍制一個二氧化硅膜層,以阻擋來自玻璃種的鈉離子向液晶層中遷移,膜層厚度在20-30nm之間。
硼硅玻璃則不用,方便很多。
前兩者更多是應用在TN-LCD和STN-LCD上,手機上常用的TFT-LCD因為堿金屬離子在TFT制造過程的高溫處理中會破壞其性能,則主要使用無堿玻璃。

襯底玻璃我們分析完了,原料有了,怎么“自我升華”還得往下三步走。
我們都知道玻璃基板上得刻制很多電路走線,同時又得滿足顯示需求讓光線透過,那最合適的莫過于透明電極了。而ITO,就是透明電極里最具代表性的一種。

為什么是ITO呢,原因有3點:
1.光線透過率高
2.導電性能好
3.容易蝕刻走線
通俗地說,ITO只是在玻璃基板上通過濺射鍍的一層薄膜而已,厚度約幾十納米。這也是玻璃基板自我升華的第一步——變成ITO玻璃。
當然說起來簡單,實際過程是復雜且痛苦的。

經過這個過程后,玻璃基板成功變身ITO玻璃。這里有幾個性能指標是至關重要的:電阻率、透光率、平整度、力學性能、化學抗蝕性能等。
1.電阻率:整個ITO膜層的電阻率在 5×10-5Ω·cm 左右。這里有一個常用的考察指標叫方塊電阻——R□,它在手機顯示屏中可等效于電路圖中的分壓電阻,對電路走線設計有著至關重要的作用。
2.透光率:可見光的透光率要在 80% 以上。
3.平整度:這個直接影響顯示屏的質量,所以也特別考驗拋光的效果以及鍍膜的均勻性。
4.力學性能、化學抗蝕性能:這個主要考驗玻璃整體的機械強度,各個膜層的黏附力,抗酸堿性等。
所有指標都沒問題,就可以開始第二步了——清洗。
手機顯示屏是精密器件,像素和走線都是μm級的,所以要清除一切可能導致問題出現的元兇,像灰塵、有機污染物、試劑殘留等。
其實清洗在整個顯示屏制造過程中約占總工作量的 30-40%,做任何的工序之前都要先清洗。所以說嘛,把東西洗干凈也是一門技術活,這里為在清洗崗位上奮斗鉆研的小伙伴們點個贊。

這還只是最簡單的流程,為了清除掉各種不同的污染物,還會增加紫外、Plasma等工序。
一切都干凈了,那就來到最關鍵的第三步了——走線蝕刻。

這里有一個關鍵的物料,叫光刻膠,它是一種在UV照射下能快速反應的有機材料。分為正性膠和負性膠,正性膠UV照射前對顯影液不可溶,照射后可溶。負性膠反之。
我做一個不嚴謹但形象的圖來解釋一下:

經過這一系列的制程之后,一塊普通的玻璃基板的自我升華也就初步完成了。雖然,離成品還很遙遠。
所以說,任何一件拿在我們手中的產品,都是眾多工程師不懈努力的結晶。
心存敬畏,行有所止。