Hur hjälper lasrar till att skapa dagens ultratunna skärmar med hög ljusstyrka? Äldre människor kanske minns hur antika tv-apparater såg ut. Från stora, skrymmande katodstrålerör till dagens tunna, lätta skärmar, har bildskärmstekniken utvecklats dramatiskt.
De tidigaste platt-tv och bildskärmar var baserade på LCD-skärmar. Denna teknik representerade ett stort steg framåt över de gamla katodstrålerören.
Men den interna strukturen hos en LCD-skärm är faktiskt ganska komplex. LCD-paneler avger inte ljus på egen hand, så de kräver bakgrundsbelysning, polarisatorer och ett lager färgfilter för att producera röda, gröna och blå bildelement. Alla dessa faktorer hindrar förmågan att miniatyrisera enheten, särskilt begränsar flexibiliteten.
För att uppnå tunnare, mer flexibla bildskärmar utvecklade tillverkare teknik för organiska lysdioder (OLED). Varje bildelement i en AMOLED-skärm innehåller tre sändare (röd, grön och blå), så ingen bakgrundsbelysning krävs. Dessutom kan AMOLED-skärmar vara mycket tunna, till och med en bråkdel av en millimeter tjocka. Detta är den totala tjockleken efter att ha lagt till andra funktionella lager som touchfunktionalitet och kontrastförbättring. Eftersom AMOLED-skärmar kan göras så tunna kan skärmarna till och med kunna böjas eller vikas.
Men att göra skärmar så tunna ställer tillverkare inför utmaningar. Kom ihåg att tillverkare gör många skärmar samtidigt på ett enda substrat som är cirka 1,5 meter gånger 1,9 meter, och att bearbeta något som bara är en bråkdel av en millimeter tjockt i den storleken är opraktiskt. Att bearbeta något som är både stort och tunt är svårt. Det är också viktigt att bildskärmssubstratet förblir väldigt, väldigt plant under hela tillverkningsprocessen. Återigen är det svårt att bearbeta något som är både stort och tunt.
Hemligheten med att göra ultratunna skärmar
För att lösa detta problem bygger tillverkare bildskärmar på tjockare, styvare "moderglas"-substrat. Det första produktionssteget är att binda ett tunnfilmspolymerskikt till moderglassubstratet. Detta polymerskikt kommer att bli grunden för den färdiga displayen. Därefter avsätts kisel på polymersubstratet, följt av excimerlaserglödgning (ELA), placering av de elektroniska kretsarna och slutligen placering av displayens andra kompositskikt.
Mot slutet av denna process separeras displayen från moderglassubstratet. I slutändan har du en ultratunn skärm.
När displayen är separerad från moderglassubstratet är tillverkningsprocessen nästan klar. Vid det här laget är det mesta av kostnaden redan inkluderad i displayen. Det är mycket dyrt att skrota delen i detta skede. Detta innebär att separationsprocessen måste vara exakt och skonsam.
Särskilt två saker måste undvikas: För det första får separationsprocessen inte generera några betydande mekaniska krafter eller påfrestningar, eftersom displayen är mycket ömtålig. För det andra får processen inte göra att displayen värms upp för mycket, eftersom detta kan skada elektroniken.
Excimerlasrar gör OLED-produktion möjlig
Vanliga tillverkare av AMOLED-skärmar använder för närvarande en separationsprocess som kallas laser lift-off (LLO). Innan LLO används måste hela panelen vändas så att moderglasunderlaget är vänt uppåt. Sedan formas ljus från en högpulserande energikälla, en ultraviolett (UV) excimerlaser, till en tunn stråle. Denna stråle fokuseras genom glaset precis vid gränsytan mellan moderglassubstratet och tunnfilmspolymersubstratet som innehåller displaykretsen.
Strålen skannar snabbt hela moderglassubstratet. Även om UV-ljuset passerar genom glaset, absorberas det starkt av limmet mellan moderglassubstratet och polymeren, såväl som själva polymeren. Värmen från lasern förångar limmet nästan omedelbart, vilket separerar displayen från moderglassubstratet. Men det här är vad vi vill, lasern tränger nästan inte alls in i polymerdisplaysubstratet, så den genererar inte mycket värme i displayen. Displaykretsen påverkas inte av LLO-processen.
Precis som ELA ger excimerlasrar en idealisk ljuskälla för LLO. Det finns två huvudorsaker: För det första producerar excimerlasrar pulser med högre energi i UV-ljuset än andra typer av lasrar. Detta UV-ljus absorberas starkt av lim, och den höga lasereffekten gör att limmet bryts ner snabbt. Detta gör att LLO kan röra sig med de hastigheter som krävs för bildskärmsproduktion. Hastigheten är viktig, eftersom stora bildskärmstillverkare levererar skärmar för mer än 1 miljon mobiltelefoner varje dag!
Dessutom lämpar sig excimerlaserstrålen för att bilda en långsträckt stråle. Detta kan omvandlas till en strålprofil med en enhetlig (platt topp) profil, snarare än den Gaussiska intensitetsprofil som produceras av de flesta lasrar. Den platta toppbalksprofilen möjliggör ett mycket större bearbetningsområde än en Gaussisk balk. Det gör produktionslinjen LLO mindre känslig för små variationer i laserns exakta fokusposition och storleken på moderglassubstratet, vilket kan tolerera en liten skevhet i moderglassubstratet.
Coherents LLO-system har antagits av stora bildskärmstillverkare runt om i världen. Dessa system kombinerar mycket stabila excimerlasrar med vårt unika optiska UVblade-system för att producera den slutliga linjestrålen. Vi kan stödja alla nuvarande bildskärmsstorlekar, från enstaka paneler till stora substrat. Coherents UVblade-optik är skalbar för att möta produktionskraven för nästa generations flexibla och vikbara displayer.
