Jak lasery pomáhají vytvářet dnešní ultratenké obrazovky s vysokým jasem? Starší lidé si možná pamatují, jak vypadaly starožitné televizory. Od velkých, objemných katodových trubic až po dnešní tenké, lehké obrazovky se technologie zobrazování dramaticky vyvinula.
Nejstarší ploché televizory a monitory byly založeny na displejích z tekutých krystalů (LCD). Tato technologie představovala velký skok vpřed oproti starým katodovým trubicím.
Vnitřní struktura LCD je však ve skutečnosti poměrně složitá. LCD panely samy o sobě nevyzařují světlo, takže vyžadují podsvícení, polarizátory a vrstvu barevných filtrů pro vytvoření červených, zelených a modrých obrazových prvků. Všechny tyto faktory brání možnosti miniaturizace zařízení, zejména omezují flexibilitu.
Pro dosažení tenčích a flexibilnějších displejů vyvinuli výrobci technologii organických světelných diod (OLED). Každý obrazový prvek na AMOLED displeji obsahuje tři emitory (červený, zelený a modrý), takže není potřeba žádné podsvícení. Displeje AMOLED mohou být navíc velmi tenké, dokonce i zlomek milimetru. Toto je celková tloušťka po přidání dalších funkčních vrstev, jako je dotyková funkčnost a vylepšení kontrastu. Vzhledem k tomu, že displeje AMOLED lze vyrobit tak tenké, že se obrazovky mohou dokonce ohýbat nebo skládat.
Výroba takto tenkých displejů však pro výrobce představuje výzvy. Pamatujte, že výrobci vyrábějí mnoho displejů současně na jediném substrátu o rozměrech asi 1,5 metru na 1,9 metru a zpracování něčeho, co je při této velikosti pouze zlomek milimetru tlusté, je nepraktické. Zpracovat něco, co je velké i tenké, je těžké. Je také důležité, aby substrát displeje zůstal během výrobního procesu velmi, velmi plochý. Opět platí, že zpracování něčeho, co je velké i tenké, je těžké.
Tajemství výroby ultratenkých displejů
Aby výrobci tento problém vyřešili, staví displeje na silnějších, tužších substrátech „mateřského skla“. Prvním výrobním krokem je navázání tenké vrstvy polymeru na substrát z mateřského skla. Tato polymerová vrstva se stane základem hotového displeje. Dále je na polymerový substrát nanesen křemík, následuje excimerové laserové žíhání (ELA), umístění elektronických obvodů a nakonec umístění dalších kompozitních vrstev displeje.
Ke konci tohoto procesu se displej oddělí od substrátu z matného skla. Ve finále máte ultratenký displej.
Když se displej oddělí od substrátu z matného skla, je výrobní proces téměř dokončen. V tomto okamžiku je většina nákladů již zahrnuta v displeji. V této fázi je velmi nákladné součást sešrotovat. To znamená, že proces separace musí být přesný a šetrný.
Zejména je třeba se vyvarovat dvou věcí: Za prvé, proces separace nesmí vytvářet žádné významné mechanické síly nebo napětí, protože displej je velmi křehký. Za druhé, tento proces nesmí způsobit přílišné zahřívání displeje, protože by to mohlo poškodit elektroniku.
Excimerové lasery umožňují výrobu OLED
Mainstreamoví výrobci AMOLED displejů v současnosti používají separační proces nazývaný laser lift-off (LLO). Před použitím LLO je třeba celý panel převrátit tak, aby substrát z matného skla směřoval nahoru. Poté se světlo z vysoce pulzního zdroje energie, ultrafialového (UV) excimerového laseru, zformuje do tenkého paprsku. Tento paprsek je fokusován přes sklo právě na rozhraní mezi substrátem z matečného skla a substrátem z tenkého filmu polymeru obsahujícím obvod displeje.
Paprsek rychle skenuje celou plochu substrátu z matečné skloviny. Přestože UV světlo prochází sklem, je silně absorbováno adhezivem mezi substrátem z matečného skla a polymerem, stejně jako samotným polymerem. Teplo z laseru téměř okamžitě odpaří lepidlo a oddělí displej od substrátu z matného skla. Ale to je to, co chceme, laser téměř vůbec neproniká do polymerového substrátu displeje, takže nevytváří v displeji mnoho tepla. Obvody displeje nejsou ovlivněny procesem LLO.
Stejně jako ELA poskytují excimerové lasery ideální zdroj světla pro LLO. Existují dva hlavní důvody: Za prvé, excimerové lasery produkují pulsy s vyšší energií v UV světle než jiné typy laserů. Toto UV světlo je silně absorbováno lepidly a vysoký výkon laseru způsobuje, že se lepidlo rychle rozpadne. To umožňuje LLO pohybovat se rychlostí potřebnou pro výrobu displejů. Rychlost je důležitá, protože hlavní výrobci displejů dodávají obrazovky pro více než 1 milion mobilních telefonů každý den!
Kromě toho se paprsek excimerového laseru hodí k vytvoření podlouhlého paprsku. To lze převést na profil paprsku s rovnoměrným profilem (s plochým vrcholem), spíše než na profil gaussovské intenzity vytvářený většinou laserů. Profil plochého horního paprsku umožňuje mnohem větší rozsah zpracování než Gaussův paprsek. Díky tomu je výrobní linka LLO méně citlivá na malé odchylky v přesné poloze zaostření laseru a velikosti substrátu matečné sklo, které může tolerovat mírné deformace substrátu matečné sklo.
Systémy LLO společnosti Coherent byly přijaty velkými výrobci displejů po celém světě. Tyto systémy kombinují vysoce stabilní excimerové lasery s naším jedinečným optickým systémem UVblade k vytvoření konečného čárového paprsku. Můžeme podporovat všechny aktuální velikosti displejů, od jednotlivých panelů až po velké substráty. Optika UVblade společnosti Coherent je škálovatelná, aby splňovala výrobní požadavky na flexibilní a skládací displeje nové generace.
