Как лазеры помогают создавать современные сверхтонкие экраны высокой яркости? Пожилые люди, возможно, помнят, как выглядели старинные телевизоры. От больших, громоздких электронно-лучевых трубок до современных тонких, легких экранов технология дисплеев претерпела существенные изменения.
Первые плоские телевизоры и мониторы были основаны на жидкокристаллических дисплеях (ЖК-дисплеях). Эта технология представляла собой большой шаг вперед по сравнению со старыми электронно-лучевыми трубками.
Однако внутренняя структура ЖК-дисплея на самом деле довольно сложна. ЖК-панели не излучают свет сами по себе, поэтому для получения красных, зеленых и синих элементов изображения им требуется подсветка, поляризаторы и слой цветных фильтров. Все эти факторы затрудняют возможность миниатюризации устройства, особенно ограничивая гибкость.
Чтобы добиться более тонких и гибких дисплеев, производители разработали технологию органических светодиодов (OLED). Каждый элемент изображения в дисплее AMOLED содержит три излучателя (красный, зеленый и синий), поэтому подсветка не требуется. Более того, дисплеи AMOLED могут быть очень тонкими, даже в доли миллиметра. Это общая толщина после добавления других функциональных слоев, таких как сенсорная функциональность и повышение контрастности. Поскольку дисплеи AMOLED можно сделать настолько тонкими, экраны даже можно будет сгибать или складывать.
Но создание таких тонких дисплеев ставит производителей перед трудностями. Помните, производители делают много дисплеев одновременно на одной подложке размером около 1,5 на 1,9 метра, и обработка чего-то, что имеет толщину всего в долю миллиметра при таком размере, непрактична. Обработка чего-то одновременно большого и тонкого — сложная задача. Также важно, чтобы подложка дисплея оставалась очень, очень плоской на протяжении всего процесса производства. Опять же, обработка чего-то одновременно большого и тонкого — сложная задача.
Секрет создания сверхтонких дисплеев
Чтобы решить эту проблему, производители создают дисплеи на более толстых и жестких подложках из «материнского стекла». Первым этапом производства является приклеивание тонкопленочного полимерного слоя к подложке из материнского стекла. Этот полимерный слой станет основой готового дисплея. Затем на полимерную подложку наносится кремний, после чего следует отжиг эксимерным лазером (ELA), размещение электронных схем и, наконец, размещение других композитных слоев дисплея.
Ближе к концу этого процесса дисплей отделяется от стеклянной подложки-матки. В итоге получается сверхтонкий дисплей.
Когда дисплей отделяется от стеклянной подложки, процесс изготовления почти завершен. На этом этапе большая часть стоимости уже включена в дисплей. На этом этапе очень дорого отбраковывать деталь. Это означает, что процесс отделения должен быть точным и бережным.
В частности, следует избегать двух вещей: во-первых, процесс разделения не должен создавать значительных механических сил или напряжений, поскольку дисплей очень хрупкий. Во-вторых, процесс не должен приводить к чрезмерному нагреву дисплея, поскольку это может повредить электронику.
Эксимерные лазеры делают возможным производство OLED
В настоящее время производители основных AMOLED-дисплеев используют процесс разделения, называемый лазерным подъемом (LLO). Перед использованием LLO необходимо перевернуть всю панель так, чтобы материнская стеклянная подложка была обращена вверх. Затем свет от источника высокой импульсной энергии, ультрафиолетового (УФ) эксимерного лазера, формируется в тонкий луч. Этот луч фокусируется через стекло как раз на границе между материнской стеклянной подложкой и тонкопленочной полимерной подложкой, содержащей схему дисплея.
Луч быстро сканирует всю площадь подложки из материнского стекла. Хотя УФ-свет проходит через стекло, он сильно поглощается адгезивом между подложкой из материнского стекла и полимером, а также самим полимером. Тепло от лазера практически мгновенно испаряет адгезив, отделяя дисплей от подложки из материнского стекла. Но это то, что нам нужно, лазер почти совсем не проникает в подложку из полимерного дисплея, поэтому он не генерирует много тепла в дисплее. Процесс LLO не влияет на схему дисплея.
Как и ELA, эксимерные лазеры являются идеальным источником света для LLO. На это есть две основные причины: во-первых, эксимерные лазеры производят импульсы с более высокой энергией в УФ-свете, чем другие типы лазеров. Этот УФ-свет сильно поглощается клеями, а высокая мощность лазера заставляет клей быстро разрушаться. Это позволяет LLO двигаться со скоростью, необходимой для производства дисплеев. Скорость важна, поскольку основные производители дисплеев поставляют экраны для более чем 1 миллиона мобильных телефонов каждый день!
Кроме того, луч эксимерного лазера позволяет формировать удлиненный луч. Его можно преобразовать в профиль луча с равномерным (плоским верхом) профилем, а не в гауссовский профиль интенсивности, создаваемый большинством лазеров. Профиль луча с плоским верхом обеспечивает гораздо больший диапазон обработки, чем гауссовский луч. Это делает производственную линию LLO менее восприимчивой к небольшим изменениям в точном положении фокуса лазера и размере исходной стеклянной подложки, что может допускать небольшую деформацию исходной стеклянной подложки.
Системы LLO компании Coherent были приняты крупнейшими производителями дисплеев по всему миру. Эти системы объединяют высокостабильные эксимерные лазеры с нашей уникальной оптической системой UVblade для создания конечного линейного луча. Мы можем поддерживать все текущие размеры дисплеев, от отдельных панелей до больших подложек. Оптика UVblade компании Coherent масштабируется для удовлетворения требований производства гибких и складных дисплеев следующего поколения.
