首先我們來做一道有年代感的物理題，「常用的 CRT （陰極射線管 Cathode Ray Tube）顯示器 ，是利用電子槍發射電子，去轟擊屏幕的熒光層，從而顯示出圖像來的。」那麼，請問電流的方向是什麼？

答案是：屏幕到電子槍的方向。因為電子的方向與電流方向相反。

唔，這道題真不是要考大家初中物理知識，隻是想告訴年輕的小可愛們，我小時候用的顯示器，這前世今生的變化是如何的巨大！順便說明知識它就算進了腦子，還會用進廢退的...這真是初中物理題...

在我上小學的時候，家用的電視、電腦顯示器都有這種厚重的屁股墩，當然，中間也有過背投電視、等離子電視的階段。不過一直笑到現在的就是液晶屏了，由于成本大大降低，逐漸成了市面上最靓麗的仔，被廣泛應用于各種電子設備，大大的縮小了屏幕的體積，使得筆記本、pad、手機成為日常更可攜帶（同時也使得工作無限侵占生活…歎氣）。

液晶屏構造

LCD 是 liquid crystal display 液晶顯示屏的簡稱，現在主流的是 TFT-LCD （薄膜晶體管-液晶顯示屏）技術。看下圖的拆解，液晶屏包括要有背光源、偏振片，最重要的是兩片平行的玻璃基闆中放置液晶，下基闆上再設置 TFT 薄膜晶體管（你理解成排布有許多電路就行啦），上基闆設置 CF 彩色濾光片（有 RGB 的紅綠藍三色光阻）。

顯色原理

因為 CF 彩色濾光片上印刷有 RGB 三種顔色的色塊，那等到屏幕背光源的光線穿過時，來~我們對照上圖看個順序：光線先是穿過透明的 TFT 薄膜晶體管基闆，再透過液晶分子，然後再透過 CF 彩色濾光片，受各個色塊下液晶分子的穿透率不同的影響，色塊就會發出下圖這樣亮暗不同的紅綠藍三色，從而混合成顯示所需要的顔色。

當然前提是，這一個個的色塊要足夠的小，小到積少成多能組成顔色豐富的圖像，也就是我們說的像素點啦！

液晶是個啥？

請出我們的主角——液晶，這是一種特殊的物質狀态。所謂的物質狀态，我們了解最多的有氣态、液态、固态，另一個總有耳聞的就是等離子态了。這次再來熟悉下液晶的這種物質态，它具有晶體的各向異性，又具有液體的流動性。大多數液晶分子都是「棒狀分子」，原本是方向各異的液晶，在不同電壓的作用下呈現出不同的光特性，像磁場中的金屬一樣，當受到外界電場影響時，液晶分子會産生一定的方向性。

所以，我們隻要對液晶分子的排列加以恰當的控制，就能操縱液晶分子允許有些光線通過，有些不給過，這就産生透光度的差别啦~智力卓絕的人類，有沒有！

偏光片妙用

再來看下液晶屏的兩片偏光片，它們的方向是相互垂直的，一般來說是不能通過去光線的。但是！我們有液晶！下面左圖中的液晶分子排列形成一個螺旋線，從而就旋轉了光線，使其能通過第二層的偏光片，并出現在屏幕前方了。

上面這是微觀的純原理講解，等到了我們肉眼可見的一大塊液晶屏上。操作不同區域的通不通電，給光線過不過，最後宏觀上一組合起來，就給顯示成啥圖像了。

原理都講完啦，别頭疼！接下來我們看有趣的制造~

制造液晶

首先來看看這個引起電子設備半個世紀來翻天覆地變化的液晶制造！一般我們國内的液晶屏制造廠，都是直接買的液晶原料，可我既然找到了視頻...總不能浪費了。工人将化工原料倒入罐體，經過一系列的反應，最終會得到液體狀的物質。

在瓶中加溫旋轉的就是液晶了，現在是正在進行提純工作。

接着把液晶溶液送去淨化，再倒出來進行晾置。

等液晶溶液慢慢結晶後，會形成白花花的晶體，不同的液晶會呈現出不同的狀态，像是牛奶或冰淩= =

最後搗碎成粉末，液晶屏用的液晶就是由許多這些單體混合而成的啦，什麼 IPS、PSVA 、VA-TFT 等液晶材料種類。至于中文名...不是我們在炫技啥的，是學的時候就真的不知道叫啥，記得都是英文的...

話說，液晶制造的過程，有那麼一股 breaking bad 的味道，有沒有想起老白和小粉...

制作步驟

光有「液晶」這主材料是不夠的。除了通過光，還需要控制光的「亮度」與「色度」。大概分一下，LCD 的生産流水線流程分别是：先 ARRAY 陣列制造，再 CELL 面闆制造，最後是 MODULE 模組組裝。

光刻技術

在 ARRAY 陣列廠， TFT 薄膜晶體管基闆中最為核心的部分就是「光刻工藝」了。所謂「光刻」就是以光為刀，對光敏保護層進行雕刻，這個光敏材料就是光刻膠。咳咳，鸠摩智的火焰刀可能有很多話要說...

話說，日本現在雖然已經不是液晶王者了，但是被雕刻的載體「光刻膠」還牢牢把持在手中，所以一限制出口，韓國做液晶屏的三星和 LG 就要跳腳大罵...

陣列制造

還記得我們一開始說過的 TFT 薄膜晶體管，可以把它當成是電路闆的制作，小時候玩兒小霸王遊戲機，電路闆可能都拆開見過啦~

制作時，先是将刻有圖案的「光罩」覆蓋到光阻材料上，用紫外線去照射，那照到光的部分就會發生「光固化反應」，溶于「光阻顯影液」中，也就得到了我們需要的圖像。當顯影後再加熱，就可以将未受光阻保護的薄膜層蝕刻，再剝膜，滴入去光阻液，這就能把被光阻保護着的那一部分保留下來，完成了一層薄膜晶體管的制造。

重複多次這樣的沉積薄膜、光阻塗布、曝光、顯影的步驟，就完成了 TFT 薄膜晶體管的光刻~

面闆制作

先将基闆清洗幹淨，首先在右邊那個大圓筒上均勻的塗布配向液，然後轉印到玻璃基闆上，經過加熱固化後，就形成了「配向膜」。接着用這個有凹槽的配向摩擦布，在配向膜上給滾出溝槽來，就使液晶在基闆上規律排列了，形成了一定的預傾角。如果沒有配向膜，液晶會在基闆上散亂分布，我們就無法控制光的方向了。

對 CF 彩色濾光片，也要進行同樣的配向。

要提到一個知識點，就是「框膠塗布」。目的在于讓 TFT 與 CF 固着的更好，保證兩者之間存在的間隙高度，同時還能防止液晶滲漏。漏過液晶屏的人表示心塞...

接着噴灑間隔物，目的是控制液晶層厚度與支撐兩片基闆中間的空間。

然後是在真空的環境下，滴入液晶，并将 TFT 和 CF 對位壓合，制成液晶面闆的母闆。再使用紫外光照射以及加熱的過程，就使框膠硬化了。最後再經過切割偏貼做成液晶面闆。

來看一個實際制作的特寫鏡頭！在 TFT 薄膜晶體管基闆上完成點液晶的工作~毫無疑問的，這些工作也隻能讓機器操作，不會出現老爺爺老奶奶的手工了，極其精密地控制液晶滴下的量以及滴下的位置。

棕色的瓶子裡裝着的就是液晶，利用管子從中抽取，并一滴滴的去滴到基闆上。

覆蓋偏光片

現在要将偏光闆，按照一定的方向，貼附到液晶面闆的兩面，先看個動畫演示。

dangdangdang~實際過程如下圖，你要的液晶面闆就這樣完成啦。

模組組裝

最後一個環節了！将液晶面闆與背光等組件裝成模組，再一起測試就可以出廠了。下圖就是将 LCD 液晶成品面闆（Cell）、異方向性導電膠（ACF）、驅動 IC、柔性線路闆（FPC）和 PCB 電路闆利用機台在一起壓合。

接下來還要和背光闆、燈源、鐵框一起去組裝出成品。

再再最後，就是老化測試和質檢了，都沒問題後打個貼了小心易碎的包裝，over~ 模組的生産線相比面闆和陣列的生産線自動化就沒那麼高了，但這種精度的加工也都是由機器自動化完成的，隻有「檢驗」和「點膠水」是通過人工去完成的。

大家看到這篇文章裡大多都是動畫演示的動圖，也是因為一個個制作環節極為精确，差不多都是封閉加工的。

等等！小編還有話說

我總覺得自己是被命運選中的一代，才能在短短的二十多年看到這麼多巨大的變化，然後我爹媽說他們才是...

校對：Cast 江小喪

截圖：陽哥

文中 Gif 截取自 YouTube 博主 How To Asia 的《認識TFT-LCD的製造過程》、Media VR Lab 的《Color Filter Array of the LCD display》、之無奇不有世界 的《科學動畫-液晶LCD螢幕是如何製作的》、CCTV 走近科學官方頻道 的《《走近科學》物從何處來 · 液晶：液晶顯示器裡到底有沒有液體？20181010 | CCTV走近科學官方頻道》以及 97 版電視劇《天龍八部》-鸠摩智毆打慕容複

來源：有趣的制造

編輯：fengyao

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