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玻璃基板摇身变成ITO玻璃开启屏幕显示之旅

发布时间:2017-12-02 浏览量:1727 来源:ZEALER订阅号
手机屏幕从黑白到全彩,从小到大,从厚到薄,一直在更迭和变化。但无论怎么变,都离不开它——玻璃。
 
手机显示屏的结构大体是这样的(TFT-LCD):
 
玻璃基板
 
没错,上下两块,首尾相连,看似平凡却重中之重的就是它了——玻璃基板
 
最初的玻璃基板应该叫衬底玻璃更为合适,从材质上大体分为钠钙玻璃、硼硅玻璃和无碱玻璃三类。它们的生产厂商像美国康宁公司、日本板硝子、旭硝子,还有中央硝子等,想必大家都耳熟能详了。
 
先来说最普通的钠钙玻璃,这个最常见,我们日常用的水杯,还有家里的门窗等几乎都是这种。优点是便宜,缺点是作为显示基板的话,跟液晶材料相接触的一面需要镀制一个二氧化硅膜层,以阻挡来自玻璃种的钠离子向液晶层中迁移,膜层厚度在20-30nm之间。
 
硼硅玻璃则不用,方便很多。
 
前两者更多是应用在TN-LCD和STN-LCD上,手机上常用的TFT-LCD因为碱金属离子在TFT制造过程的高温处理中会破坏其性能,则主要使用无碱玻璃。
 
日本肖旭子玻璃化学组成与物理特性
 
衬底玻璃我们分析完了,原料有了,怎么“自我升华”还得往下三步走。
 
我们都知道玻璃基板上得刻制很多电路走线,同时又得满足显示需求让光线透过,那最合适的莫过于透明电极了。而ITO,就是透明电极里最具代表性的一种。
 
ITO玻璃
 
为什么是ITO呢,原因有3点:
 
1.光线透过率高
 
2.导电性能好
 
3.容易蚀刻走线
 
通俗地说,ITO只是在玻璃基板上通过溅射镀的一层薄膜而已,厚度约几十纳米。这也是玻璃基板自我升华的第一步——变成ITO玻璃。
 
当然说起来简单,实际过程是复杂且痛苦的。
 
ITO玻璃
 
经过这个过程后,玻璃基板成功变身ITO玻璃。这里有几个性能指标是至关重要的:电阻率、透光率、平整度、力学性能、化学抗蚀性能等。
 
1.电阻率:整个ITO膜层的电阻率在 5×10-5Ω·cm 左右。这里有一个常用的考察指标叫方块电阻——R□,它在手机显示屏中可等效于电路图中的分压电阻,对电路走线设计有着至关重要的作用。
 
2.透光率:可见光的透光率要在 80% 以上。
 
3.平整度:这个直接影响显示屏的质量,所以也特别考验抛光的效果以及镀膜的均匀性。
 
4.力学性能、化学抗蚀性能:这个主要考验玻璃整体的机械强度,各个膜层的黏附力,抗酸碱性等。
 
所有指标都没问题,就可以开始第二步了——清洗。
 
手机显示屏是精密器件,像素和走线都是μm级的,所以要清除一切可能导致问题出现的元凶,像灰尘、有机污染物、试剂残留等。
 
其实清洗在整个显示屏制造过程中约占总工作量的 30-40%,做任何的工序之前都要先清洗。所以说嘛,把东西洗干净也是一门技术活,这里为在清洗岗位上奋斗钻研的小伙伴们点个赞。
 
ITO玻璃
 
这还只是最简单的流程,为了清除掉各种不同的污染物,还会增加紫外、Plasma等工序。
 
一切都干净了,那就来到最关键的第三步了——走线蚀刻。
 
ITO玻璃
 
这里有一个关键的物料,叫光刻胶,它是一种在UV照射下能快速反应的有机材料。分为正性胶和负性胶,正性胶UV照射前对显影液不可溶,照射后可溶。负性胶反之。
 
我做一个不严谨但形象的图来解释一下:
 
ITO玻璃
 
经过这一系列的制程之后,一块普通的玻璃基板的自我升华也就初步完成了。虽然,离成品还很遥远。
 
所以说,任何一件拿在我们手中的产品,都是众多工程师不懈努力的结晶。
 
心存敬畏,行有所止。

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