從普通到不普通 —— 一塊玻璃的屏幕顯示之旅

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。但無論怎麼變，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、硼硅玻璃和無鹼玻璃三類。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，還有家裡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因為鹼金屬離子在 TFT 製造過程的高溫處理中會破壞其性能，則主要使用無鹼玻璃。

襯底玻璃我們分析完了，原料有了，怎麼「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，那最合適的莫過於透明電極了。而 ITO，就是透明電極里最具代表性的一種。

為什麼是 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，實際過程是複雜且痛苦的。

經過這個過程後，玻璃基板成功變身 ITO 玻璃。這裡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。這裡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於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，抗酸鹼性等。

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製造過程中約佔總工作量的 30-40%，做任何的工序之前都要先清洗。所以說嘛，把東西洗乾淨也是一門技術活，這裡為在清洗崗位上奮鬥鑽研的小夥伴們點個贊。

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。

一切都乾淨了，那就來到最關鍵的第三步了——走線蝕刻。

這裡有一個關鍵的物料，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，照射後可溶。負性膠反之。

我做一個不嚴謹但形象的圖來解釋一下：

經過這一系列的製程之後，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。