這篇液晶屏的寫作難度，大概和我們去年挑戰《耳機，是怎麼把電流變成聲音的？》屬於同一個級別——寫到生理不適想嘔吐。 - =雖然聽起來有點難，但是大家放心，已經給我們哭著改過 N 遍，真的盡力了。。。

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，去轟擊螢幕的熒光層，從而顯示出影象來的。」那麼，請問電流的方向是什麼？

答案是：螢幕到電子槍的方向。因為電子的方向與電流方向相反。看個過去的 CRT 顯示器多費勁兒就好了，我們這篇不會展開講。。。

唔，這道題真不是要考大家初中物理知識，只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。。。

在我上初中的時候，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，由於成本大大降低，逐漸成了市面上最靚麗的仔，被廣泛應用於各種電子裝置，大大的縮小了螢幕的體積，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佔生活…嘆氣）。

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（薄膜電晶體-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板中放置液晶

，下基板上再設定 TFT 薄膜電晶體（你理解成排布有許多電路就行啦），上基板設定 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 三種顏色的色塊，那等到螢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 薄膜電晶體基板，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顏色。

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顏色豐富的影象，也就是我們說的畫素點啦！

液晶是個啥？

請出我們的主角——液晶，這是一種特殊的物質狀態。所謂的物質狀態，我們瞭解最多的有氣態（水蒸氣）、液態（水滴）、固態（冰塊），另一個總有耳聞的就是等離子態（火）了。這次再來熟悉下

液晶的這種物質態，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，液晶分子會產生一定的方向性。

所以，我們只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透過，有些不給過，這就產生透光度的差別啦~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，一般來說是不能透過去光線的。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，使其能透過第二層的偏光片，並出現在螢幕前方了。

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，就給顯示成啥影象了。

原理都講完啦，別頭疼！接下來我們看有趣的製造~

製造液晶

首先來看看這個引起電子裝置半個世紀來翻天覆地變化的液晶製造！一般我們國內的液晶屏製造廠，都是直接買的液晶原料，可我既然找到了影片。。。總不能浪費了。工人將化工原料倒入罐體，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。

接著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態，像是牛奶或冰凌= =

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。至於中文名。。。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，液晶製造的過程，有那麼一股 breaking bad 的味道，有沒有想起老白和小粉。。。

製作步驟

光有「液晶」這主材料是不夠的。除了透過光，還需要控制光的「亮度」與「色度」。大概分一下，LCD 的生產流水線流程分別是：先ARRAY陣列製造，再 CELL 面板製造，最後是 MODULE 模組組裝。

光刻技術

在 ARRAY 陣列廠， TFT 薄膜電晶體基板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，鳩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。。。

陣列製造

還記得我們一開始說過的TFT薄膜電晶體，可以把它當成是電路板的製作，小時候玩兒小霸王遊戲機，電路板可能都拆開見過啦~

製作時，先是將刻有圖案的「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」，溶於「光阻顯影液」中，也就得到了我們需要的影象。當顯影后再加熱，就可以將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著的那一部分保留下來，完成了一層薄膜電晶體的製造。和這個很像的過程，我們在《可以扭來扭曲的柔性電路板》中有詳細介紹，所以這一段就節奏比較快的講了。。。

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 薄膜電晶體的光刻~

面板製作

先將基板清洗乾淨，首先在右邊那個大圓筒上均勻的塗布配向液，然後轉印到玻璃基板上，經過加熱固化後，就形成了「配向膜」。接著用這個有凹槽的配向摩擦布，在配向膜上給滾出溝槽來，就使液晶在基板上規律排列了，形成了一定的預傾角。如果沒有配向膜，液晶會在基板上散亂分佈，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」。目的在於讓 TFT 與 CF 固著的更好，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。。。

接著噴灑間隔物，目的是控制液晶層厚度與支撐兩片基板中間的空間。

然後是在真空的環境下，滴入液晶，並將 TFT 和 CF 對位壓合，製成液晶面板的母板。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板。

來看一個實際製作的特寫鏡頭！在 TFT薄膜電晶體基板上完成點液晶的工作~毫無疑問的，這些工作也只能讓機器操作，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。

棕色的瓶子裡裝著的就是液晶，利用管子從中抽取，並一滴滴的去滴到基板上。

覆蓋偏光片

現在要將偏光板，按照一定的方向，貼附到液晶面板的兩面，先看個動畫演示。

dangdangdang~實際過程如下圖，你要的液晶面板就這樣完成啦。

模組組裝

最後一個環節了！將液晶面板與背光等元件裝成模組，再一起測試就可以出廠了。下圖就是將 LCD 液晶成品面板（Cell）、異方向性導電膠（ACF）、驅動 IC、柔性線路板（FPC）和 PCB 電路板利用機臺在一起壓合。

接下來還要和背光板、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~ 模組的生產線相比面板和陣列的生產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，只有「檢驗」和「點膠水」是透過人工去完成的。

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

等等！小江還有話說

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。。。

文中 Gif 擷取自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》-鳩摩智毆打慕容復