Hvordan hjælper lasere med at skabe nutidens ultratynde skærme med høj lysstyrke? Ældre mennesker husker måske, hvordan antikke fjernsyn så ud. Fra store, omfangsrige katodestrålerør til nutidens tynde, lette skærme, har skærmteknologien udviklet sig dramatisk.
De tidligste fladskærme og skærme var baseret på flydende krystalskærme (LCD'er). Denne teknologi repræsenterede et stort spring fremad i forhold til de gamle katodestrålerør.
Men den interne struktur af en LCD er faktisk ret kompleks. LCD-paneler udsender ikke lys alene, så de kræver baggrundsbelysning, polarisatorer og et lag farvefiltre for at producere røde, grønne og blå billedelementer. Alle disse faktorer hindrer evnen til at miniaturisere enheden, hvilket især begrænser fleksibiliteten.
For at opnå tyndere og mere fleksible skærme udviklede producenterne teknologi for organisk lysdiode (OLED). Hvert billedelement i en AMOLED-skærm indeholder tre emittere (rød, grøn og blå), så der kræves ingen baggrundslys. Desuden kan AMOLED-skærme være meget tynde, endda en brøkdel af en millimeter tykke. Dette er den samlede tykkelse efter tilføjelse af andre funktionelle lag såsom touch-funktionalitet og kontrastforbedring. Fordi AMOLED-skærme kan gøres så tynde, kan skærmene endda være i stand til at bøje eller folde.
Men at lave så tynde skærme giver producenterne udfordringer. Husk, at producenter laver mange skærme samtidigt på et enkelt underlag, der er omkring 1,5 meter gange 1,9 meter, og at behandle noget, der kun er en brøkdel af en millimeter tykt i den størrelse, er upraktisk. Det er svært at behandle noget, der er både stort og tyndt. Det er også afgørende, at skærmsubstratet forbliver meget, meget fladt under hele fremstillingsprocessen. Igen er det svært at behandle noget, der er både stort og tyndt.
Hemmeligheden bag at lave ultratynde skærme
For at løse dette problem bygger producenter skærme på tykkere, mere stive "moderglas"-underlag. Det første produktionstrin er at binde et tyndt filmpolymerlag til moderglassubstratet. Dette polymerlag bliver grundlaget for den færdige skærm. Dernæst aflejres silicium på polymersubstratet, efterfulgt af excimer laser annealing (ELA), placering af de elektroniske kredsløb og til sidst placering af displayets andre sammensatte lag.
Mod slutningen af denne proces adskilles displayet fra moderglassubstratet. I sidste ende har du en ultratynd skærm.
Når skærmen er adskilt fra moderglassubstratet, er fremstillingsprocessen næsten afsluttet. På dette tidspunkt er det meste af omkostningerne allerede inkluderet i displayet. Det er meget dyrt at skrotte delen på dette tidspunkt. Det betyder, at adskillelsesprocessen skal være præcis og skånsom.
Især to ting skal undgås: For det første må adskillelsesprocessen ikke generere væsentlige mekaniske kræfter eller stress, fordi displayet er meget skrøbeligt. For det andet må processen ikke få displayet til at varme op for meget, da det kan beskadige elektronikken.
Excimer-lasere gør OLED-produktion mulig
Mainstream AMOLED-skærmproducenter bruger i øjeblikket en separationsproces kaldet laser lift-off (LLO). Inden LLO tages i brug, skal hele panelet vendes, så moderglasunderlaget vender opad. Derefter formes lys fra en højpulserende energikilde, en ultraviolet (UV) excimerlaser, til en tynd stråle. Denne stråle fokuseres gennem glasset lige ved grænsefladen mellem moderglassubstratet og tyndfilmspolymersubstratet, der indeholder displaykredsløbet.
Strålen scanner hurtigt hele moderglassubstratområdet. Selvom UV-lyset passerer gennem glasset, absorberes det stærkt af klæbemidlet mellem moderglassubstratet og polymeren samt selve polymeren. Varmen fra laseren fordamper klæbemidlet næsten øjeblikkeligt og adskiller skærmen fra moderglassubstratet. Men det er det, vi ønsker, laseren trænger næsten ikke ind i polymerdisplaysubstratet overhovedet, så den genererer ikke meget varme i displayet. Displaykredsløbet påvirkes ikke af LLO-processen.
Ligesom ELA giver excimer-lasere en ideel lyskilde til LLO. Der er to hovedårsager: For det første producerer excimer-lasere pulser med højere energi i UV-lyset end andre typer lasere. Dette UV-lys absorberes kraftigt af klæbemidler, og den høje lasereffekt får klæberen til at nedbrydes hurtigt. Dette gør det muligt for LLO at bevæge sig med de hastigheder, der kræves til displayproduktion. Hastighed er vigtig, da store skærmproducenter leverer skærme til mere end 1 million mobiltelefoner hver dag!
Derudover egner excimer-laserstrålen sig til at danne en aflang stråle. Dette kan konverteres til en stråleprofil med en ensartet (flad top) profil i stedet for den Gaussiske intensitetsprofil produceret af de fleste lasere. Den flade topbjælkeprofil giver mulighed for et meget større behandlingsområde end en Gauss-stråle. Det gør produktionslinjen LLO mindre modtagelig for små variationer i laserens nøjagtige fokusposition og størrelsen af moderglassubstratet, som kan tolerere en lille vridning i moderglassubstratet.
Coherents LLO-systemer er blevet overtaget af store skærmproducenter over hele verden. Disse systemer kombinerer meget stabile excimer-lasere med vores unikke optiske UVblade-system for at producere den endelige linjestråle. Vi kan understøtte alle nuværende skærmstørrelser, fra enkeltpaneler til store substrater. Coherents UVblade-optik er skalerbar for at opfylde produktionskravene til næste generations fleksible og foldbare skærme.
