Як лазери допомагають створювати сучасні надтонкі екрани високої яскравості? Люди похилого віку, можливо, пам’ятають, як виглядали старовинні телевізори. Від великих, громіздких електронно-променевих трубок до сучасних тонких, легких екранів, технологія відображення різко еволюціонувала.
Найперші плоскі телевізори та монітори базувалися на рідкокристалічних дисплеях (РК). Ця технологія стала великим кроком вперед у порівнянні зі старими електронно-променевими трубками.
Однак внутрішня структура РК-дисплея насправді досить складна. РК-панелі самі по собі не випромінюють світло, тому для створення червоних, зелених і синіх елементів зображення їм потрібні підсвічування, поляризатори та шар кольорових фільтрів. Усі ці фактори перешкоджають мініатюризації пристрою, особливо обмежують гнучкість.
Щоб отримати більш тонкі та гнучкі дисплеї, виробники розробили технологію органічних світлодіодів (OLED). Кожен елемент зображення в дисплеї AMOLED містить три випромінювачі (червоний, зелений і синій), тому підсвічування не потрібне. Крім того, AMOLED-дисплеї можуть бути дуже тонкими, навіть у частки міліметра. Це загальна товщина після додавання інших функціональних шарів, таких як функція дотику та підвищення контрастності. Оскільки AMOLED-дисплеї можна зробити настільки тонкими, вони можуть навіть згинатися або складатися.
Але створення таких тонких дисплеїв ставить перед виробниками проблеми. Пам’ятайте, що виробники виготовляють багато дисплеїв одночасно на одній підкладці розміром приблизно 1,5 метра на 1,9 метра, і обробка предметів товщиною лише частки міліметра такого розміру є недоцільною. Обробляти щось, що одночасно є великим і тонким, важко. Також важливо, щоб підкладка дисплея залишалася дуже, дуже плоскою протягом усього процесу виробництва. Знову ж таки, обробити щось, що одночасно є великим і тонким, важко.
Секрет створення надтонких дисплеїв
Щоб вирішити цю проблему, виробники створюють дисплеї на більш товстих і жорсткіших підкладках із «материнського скла». Першим етапом виробництва є прикріплення тонкоплівкового полімерного шару до материнської скляної підкладки. Цей полімерний шар стане основою готового дисплея. Далі кремній наноситься на полімерну підкладку, потім відбувається відпал ексимерним лазером (ELA), розміщення електронних схем і, нарешті, розміщення інших композитних шарів дисплея.
Ближче до кінця цього процесу дисплей відокремлюється від материнської скляної підкладки. Зрештою, ви маєте ультратонкий дисплей.
Коли дисплей відокремлюється від материнської скляної підкладки, процес виготовлення майже завершено. На цьому етапі більша частина вартості вже включена в дисплей. Здавати деталь на металобрухт на цьому етапі дуже дорого. Це означає, що процес сепарації має бути точним і м’яким.
Зокрема, слід уникати двох речей: по-перше, процес відокремлення не повинен створювати жодних значних механічних зусиль або напруги, оскільки дисплей дуже крихкий. По-друге, цей процес не повинен викликати надто сильного нагрівання дисплея, тому що це може пошкодити електроніку.
Ексимерні лазери роблять виробництво OLED можливим
Основні виробники дисплеїв AMOLED зараз використовують процес поділу, який називається лазерним відривом (LLO). Перед використанням LLO необхідно перевернути всю панель так, щоб основна скляна підкладка була спрямована вгору. Потім світло від джерела високої імпульсної енергії, ультрафіолетового (УФ) ексимерного лазера, формується в тонкий промінь. Цей промінь фокусується крізь скло саме на межі між основною скляною підкладкою та тонкоплівковою полімерною підкладкою, що містить схему дисплея.
Промінь швидко сканує всю площу материнської скляної підкладки. Хоча ультрафіолетове світло проходить крізь скло, воно сильно поглинається клеєм між материнською скляною підкладкою та полімером, а також самим полімером. Тепло від лазера майже миттєво випаровує клей, відокремлюючи дисплей від материнської скляної підкладки. Але це те, чого ми хочемо, лазер майже не проникає в полімерну підкладку дисплея взагалі, тому він не виділяє багато тепла в дисплеї. Процес LLO не впливає на схему дисплея.
Як і ELA, ексимерні лазери є ідеальним джерелом світла для LLO. Є дві основні причини: по-перше, ексимерні лазери створюють імпульси з більшою енергією в УФ-світлі, ніж інші типи лазерів. Це ультрафіолетове світло сильно поглинається клеями, а висока потужність лазера призводить до швидкого руйнування клею. Це дозволяє LLO рухатися зі швидкістю, необхідною для виробництва дисплея. Швидкість важлива, оскільки великі виробники дисплеїв щодня постачають екрани для понад 1 мільйона мобільних телефонів!
Крім того, промінь ексимерного лазера піддається формуванню витягнутого променя. Це можна перетворити на профіль променя з рівномірним профілем (з плоскою вершиною), а не на профіль інтенсивності Гауса, створюваний більшістю лазерів. Профіль балки з плоскою вершиною забезпечує набагато більший діапазон обробки, ніж пучок Гаусса. Це робить виробничу лінію LLO менш сприйнятливою до невеликих коливань у точному положенні фокуса лазера та розмірі основної скляної підкладки, яка може допускати невелике викривлення базової скляної підкладки.
Системи LLO Coherent були прийняті великими виробниками дисплеїв у всьому світі. Ці системи поєднують високостабільні ексимерні лазери з нашою унікальною оптичною системою UVblade для отримання остаточного лінійного променя. Ми можемо підтримувати всі поточні розміри дисплеїв, від окремих панелей до великих підкладок. Оптику UVblade від Coherent можна масштабувати, щоб відповідати вимогам виробництва гнучких і складних дисплеїв нового покоління.
