Cum ajută laserele la crearea ecranelor ultra-subțiri, de înaltă luminozitate? Oamenii în vârstă își pot aminti cum arătau televizoarele antice. De la tuburi catodice mari și voluminoase până la ecranele subțiri și ușoare de astăzi, tehnologia de afișare a evoluat dramatic.
Cele mai vechi televizoare și monitoare cu ecran plat au fost bazate pe ecrane cu cristale lichide (LCD). Această tehnologie a reprezentat un salt major înainte față de vechile tuburi catodice.
Cu toate acestea, structura internă a unui LCD este de fapt destul de complexă. Panourile LCD nu emit lumină de la sine, așa că necesită o lumină de fundal, polarizatoare și un strat de filtre de culoare pentru a produce elemente de imagine roșii, verzi și albastre. Toți acești factori împiedică capacitatea de a miniaturiza dispozitivul, în special limitând flexibilitatea.
Pentru a obține afișaje mai subțiri și mai flexibile, producătorii au dezvoltat tehnologia organică cu diode emițătoare de lumină (OLED). Fiecare element de imagine dintr-un afișaj AMOLED conține trei emițători (roșu, verde și albastru), deci nu este necesară iluminarea de fundal. Mai mult, display-urile AMOLED pot fi foarte subțiri, chiar și o fracțiune de milimetru grosime. Aceasta este grosimea totală după adăugarea altor straturi funcționale, cum ar fi funcționalitatea tactilă și îmbunătățirea contrastului. Deoarece ecranele AMOLED pot fi făcute atât de subțiri, ecranele ar putea chiar să se îndoaie sau să se plieze.
Dar realizarea unor afișaje atât de subțiri le prezintă producătorilor provocări. Amintiți-vă, producătorii fac o mulțime de afișaje simultan pe un singur substrat care are aproximativ 1,5 metri pe 1,9 metri, iar procesarea a ceva care are doar o fracțiune de milimetru grosime la acea dimensiune este nepractică. Este dificil să procesezi ceva care este atât mare, cât și subțire. De asemenea, este esențial ca substratul afișajului să rămână foarte, foarte plat pe tot parcursul procesului de fabricație. Din nou, procesarea a ceva care este atât mare, cât și subțire este dificilă.
Secretul pentru a face ecrane ultra-subțiri
Pentru a rezolva această problemă, producătorii construiesc afișaje pe substraturi mai groase și mai rigide de „sticlă mamă”. Prima etapă de producție este lipirea unui strat subțire de polimer de stratul de sticlă mamă. Acest strat de polimer va deveni fundamentul afișajului finit. Apoi, siliciul este depus pe substratul polimeric, urmat de recoacere cu laser excimer (ELA), plasarea circuitelor electronice și, în final, plasarea celorlalte straturi compozite ale afișajului.
Spre sfârșitul acestui proces, afișajul este separat de substratul de sticlă mamă. La final, ai un display ultra-subțire.
Când afișajul este separat de substratul de sticlă mamă, procesul de fabricație este aproape complet. În acest moment, cea mai mare parte a costurilor este deja inclusă în afișaj. Este foarte costisitor să casați piesa în această etapă. Aceasta înseamnă că procesul de separare trebuie să fie precis și blând.
În special, două lucruri trebuie evitate: în primul rând, procesul de separare nu trebuie să genereze forțe mecanice sau stres semnificative, deoarece afișajul este foarte fragil. În al doilea rând, procesul nu trebuie să provoace încălzirea prea mare a afișajului, deoarece acest lucru poate deteriora componentele electronice.
Laserele excimer fac producția OLED fezabilă
Principalii producători de afișaje AMOLED utilizează în prezent un proces de separare numit laser lift-off (LLO). Înainte de a utiliza LLO, întregul panou trebuie răsturnat astfel încât substratul de sticlă mamă să fie orientat în sus. Apoi, lumina de la o sursă de energie cu impulsuri mari, un laser excimer ultraviolet (UV), este formată într-un fascicul subțire. Acest fascicul este focalizat prin sticlă chiar la interfața dintre substratul de sticlă mamă și substratul polimeric cu film subțire care conține circuitul de afișare.
Fasciculul scanează rapid întreaga zonă de substrat de sticlă mamă. Deși lumina UV trece prin sticlă, este puternic absorbită de adezivul dintre substratul de sticlă mamă și polimer, precum și de polimerul în sine. Căldura de la laser evaporă adezivul aproape instantaneu, separând afișajul de substratul de sticlă mamă. Dar asta ne dorim, laserul aproape că nu pătrunde deloc în substratul polimeric al afișajului, deci nu generează multă căldură în afișaj. Circuitul de afișare nu este afectat de procesul LLO.
La fel ca ELA, laserele cu excimeri oferă o sursă de lumină ideală pentru LLO. Există două motive principale: în primul rând, laserele cu excimeri produc impulsuri cu energie mai mare în lumina UV decât alte tipuri de lasere. Această lumină UV este puternic absorbită de adezivi, iar puterea mare a laserului face ca adezivul să se descompună rapid. Acest lucru permite LLO să se miște la vitezele necesare pentru producția de afișaj. Viteza este importantă, deoarece marii producători de afișaje furnizează ecrane pentru mai mult de 1 milion de telefoane mobile în fiecare zi!
În plus, fasciculul laser excimer se pretează la formarea unui fascicul alungit. Acesta poate fi convertit într-un profil de fascicul cu un profil uniform (partea superioară plată), mai degrabă decât profilul de intensitate gaussian produs de majoritatea laserelor. Profilul fasciculului superior plat permite o gamă de procesare mult mai mare decât un fascicul gaussian. Face ca linia de producție LLO să fie mai puțin susceptibilă la mici variații ale poziției exacte de focalizare a laserului și dimensiunea substratului de sticlă mamă, care poate tolera o ușoară deformare a substratului de sticlă mamă.
Sistemele LLO de la Coherent au fost adoptate de marii producători de afișaje din întreaga lume. Aceste sisteme combină lasere excimeri extrem de stabile cu sistemul nostru optic UVblade unic pentru a produce fasciculul final. Putem suporta toate dimensiunile actuale de afișaj, de la panouri simple la substraturi mari. Optica UVblade de la Coherent este scalabilă pentru a îndeplini cerințele de producție ale afișajelor flexibile și pliabile de ultimă generație.
