Ako lasery pomáhajú vytvárať dnešné ultratenké obrazovky s vysokým jasom? Starší ľudia si možno pamätajú, ako vyzerali starožitné televízory. Od veľkých, objemných katódových trubíc až po dnešné tenké a ľahké obrazovky sa zobrazovacia technológia dramaticky vyvinula.
Najstaršie ploché televízory a monitory boli založené na displejoch z tekutých kryštálov (LCD). Táto technológia predstavovala veľký skok vpred oproti starým katódovým trubiciam.
Vnútorná štruktúra LCD je však v skutočnosti pomerne zložitá. LCD panely samy o sebe nevyžarujú svetlo, takže na vytvorenie červených, zelených a modrých prvkov obrazu vyžadujú podsvietenie, polarizátory a vrstvu farebných filtrov. Všetky tieto faktory bránia možnosti miniaturizácie zariadenia, najmä obmedzujú flexibilitu.
Na dosiahnutie tenších a flexibilnejších displejov výrobcovia vyvinuli technológiu organických diód vyžarujúcich svetlo (OLED). Každý obrazový prvok na AMOLED displeji obsahuje tri žiariče (červený, zelený a modrý), takže nie je potrebné žiadne podsvietenie. Navyše AMOLED displeje môžu byť veľmi tenké, dokonca aj zlomok milimetra. Toto je celková hrúbka po pridaní ďalších funkčných vrstiev, ako je dotyková funkčnosť a vylepšenie kontrastu. Pretože displeje AMOLED môžu byť také tenké, obrazovky by sa mohli dokonca ohýbať alebo zložiť.
Výroba takto tenkých displejov však predstavuje pre výrobcov výzvy. Pamätajte, že výrobcovia vyrábajú veľa displejov súčasne na jedinom substráte, ktorý má približne 1,5 metra x 1,9 metra, a spracovanie niečoho, čo je pri tejto veľkosti len zlomok milimetra hrubé, je nepraktické. Spracovať niečo, čo je veľké aj tenké, je ťažké. Je tiež dôležité, aby substrát displeja zostal počas výrobného procesu veľmi, veľmi plochý. Opäť platí, že spracovanie niečoho, čo je veľké aj tenké, je ťažké.
Tajomstvo výroby ultratenkých displejov
Na vyriešenie tohto problému výrobcovia stavajú displeje na hrubších a pevnejších substrátoch „materského skla“. Prvým výrobným krokom je pripojenie tenkej vrstvy polyméru k substrátu z materského skla. Táto polymérová vrstva sa stane základom hotového displeja. Ďalej sa na polymérny substrát nanáša kremík, nasleduje žíhanie excimerovým laserom (ELA), umiestnenie elektronických obvodov a nakoniec umiestnenie ďalších kompozitných vrstiev displeja.
Ku koncu tohto procesu sa displej oddelí od substrátu z materského skla. V konečnom dôsledku máte ultratenký displej.
Keď je displej oddelený od substrátu z materského skla, výrobný proces je takmer dokončený. V tomto bode je už väčšina nákladov zahrnutá v zobrazení. V tejto fáze je veľmi nákladné zošrotovať súčiastku. To znamená, že proces separácie musí byť presný a šetrný.
Predovšetkým sa treba vyhnúť dvom veciam: Po prvé, proces oddeľovania nesmie vytvárať žiadne významné mechanické sily alebo napätie, pretože displej je veľmi krehký. Po druhé, tento proces nesmie spôsobiť prílišné zahriatie displeja, pretože to môže poškodiť elektroniku.
Excimerové lasery umožňujú výrobu OLED
Mainstreamoví výrobcovia AMOLED displejov v súčasnosti používajú separačný proces nazývaný laser lift-off (LLO). Pred použitím LLO je potrebné celý panel prevrátiť tak, aby substrát z materského skla smeroval nahor. Potom sa svetlo z vysoko pulzného zdroja energie, ultrafialového (UV) excimerového lasera, sformuje do tenkého lúča. Tento lúč je zaostrený cez sklo práve na rozhraní medzi substrátom z materského skla a tenkovrstvovým polymérnym substrátom obsahujúcim obvod displeja.
Lúč rýchlo skenuje celú oblasť substrátu z materského skla. Hoci UV svetlo prechádza sklom, je silne absorbované lepidlom medzi substrátom z materského skla a polymérom, ako aj samotným polymérom. Teplo z lasera takmer okamžite odparí lepidlo, čím sa displej oddelí od substrátu z materského skla. Ale to je to, čo chceme, laser takmer vôbec nepreniká do polymérového substrátu displeja, takže v displeji nevytvára veľa tepla. Obvody displeja nie sú ovplyvnené procesom LLO.
Rovnako ako ELA, aj excimerové lasery poskytujú ideálny zdroj svetla pre LLO. Existujú dva hlavné dôvody: Po prvé, excimerové lasery produkujú impulzy s vyššou energiou v UV svetle ako iné typy laserov. Toto UV svetlo je silne absorbované lepidlami a vysoký výkon lasera spôsobuje rýchle rozpadnutie lepidla. To umožňuje LLO pohybovať sa rýchlosťou potrebnou na výrobu displeja. Rýchlosť je dôležitá, pretože hlavní výrobcovia displejov dodávajú obrazovky pre viac ako 1 milión mobilných telefónov každý deň!
Navyše, excimerový laserový lúč sa hodí na vytvorenie predĺženého lúča. To možno previesť na profil lúča s rovnomerným (plochým vrchným) profilom, a nie na profil Gaussovej intenzity produkovaný väčšinou laserov. Profil plochého horného lúča umožňuje oveľa väčší rozsah spracovania ako Gaussov lúč. Vďaka tomu je výrobná linka LLO menej citlivá na malé odchýlky v presnej polohe zaostrenia lasera a veľkosti substrátu z materského skla, čo môže tolerovať mierne deformácie substrátu z materského skla.
Systémy LLO spoločnosti Coherent si osvojili hlavní výrobcovia displejov na celom svete. Tieto systémy kombinujú vysoko stabilné excimerové lasery s naším jedinečným optickým systémom UVblade na vytvorenie konečného čiarového lúča. Môžeme podporovať všetky aktuálne veľkosti displejov, od jednotlivých panelov až po veľké substráty. Optika UVblade spoločnosti Coherent je škálovateľná, aby splnila výrobné požiadavky flexibilných a skladacích displejov novej generácie.
