レーザーは、今日の超薄型で高輝度のスクリーンの作成にどのように役立っているのでしょうか。年配の方は、昔のテレビがどのようなものだったかを覚えているかもしれません。大きくてかさばるブラウン管から、今日の薄くて軽いスクリーンまで、ディスプレイ技術は劇的に進化しました。
最も初期のフラットパネルテレビとモニターは液晶ディスプレイ (LCD) をベースにしていました。この技術は、古いブラウン管に比べて大きな進歩を遂げました。
しかし、LCD の内部構造は実際には非常に複雑です。LCD パネルはそれ自体では光を発しないため、赤、緑、青の画素を生成するためにバックライト、偏光板、およびカラー フィルターの層が必要です。これらのすべての要素がデバイスの小型化を妨げ、特に柔軟性を制限します。
より薄く、より柔軟なディスプレイを実現するために、メーカーは有機発光ダイオード (OLED) 技術を開発しました。AMOLED ディスプレイの各画素には 3 つの発光体 (赤、緑、青) が含まれているため、バックライトは必要ありません。さらに、AMOLED ディスプレイは非常に薄く、厚さは 1 ミリメートルの何分の 1 かです。これは、タッチ機能やコントラスト強化などの他の機能レイヤーを追加した後の合計厚さです。AMOLED ディスプレイは非常に薄くできるため、画面を曲げたり折り畳んだりすることもできます。
しかし、これほど薄いディスプレイを作るのは、メーカーにとって課題です。メーカーは、約 1.5 メートル x 1.9 メートルの単一の基板上に同時に多数のディスプレイを製造しており、そのサイズでわずか数ミリの厚さのものを処理するのは非現実的です。大きくて薄いものを処理するのは困難です。また、ディスプレイ基板が製造プロセス全体を通じて非常に平坦な状態を維持することも重要です。繰り返しますが、大きくて薄いものを処理するのは困難です。
超薄型ディスプレイの秘密
この問題に対処するため、メーカーはより厚く、より硬い「マザー ガラス」基板上にディスプレイを構築します。最初の製造ステップは、薄膜ポリマー層をマザー ガラス基板に接着することです。このポリマー層が、完成したディスプレイの基盤になります。次に、シリコンをポリマー基板上に堆積し、エキシマ レーザー アニーリング (ELA) を行い、電子回路を配置し、最後にディスプレイのその他の複合層を配置します。
このプロセスの終わりに、ディスプレイはマザーガラス基板から分離され、最終的には超薄型ディスプレイが完成します。
ディスプレイがマザーガラス基板から分離されると、製造プロセスはほぼ完了します。この時点で、コストの大部分はすでにディスプレイに含まれています。この段階で部品を廃棄すると非常にコストがかかります。つまり、分離プロセスは正確かつ丁寧に行う必要があります。
特に、次の 2 つの点を避ける必要があります。1 つ目は、ディスプレイは非常に壊れやすいため、分離プロセスで大きな機械的な力やストレスが発生しないようにすることです。2 つ目は、プロセスによってディスプレイが過度に熱くなることがないようにすることです。過熱すると、電子機器が損傷する可能性があります。
エキシマレーザーによりOLED生産が可能に
現在、主流の AMOLED ディスプレイ製造業者は、レーザー リフトオフ (LLO) と呼ばれる分離プロセスを使用しています。LLO を使用する前に、パネル全体を裏返して、マザー ガラス基板が上を向くようにする必要があります。次に、高パルス エネルギー源である紫外線 (UV) エキシマ レーザーからの光が細いビームに形成されます。このビームは、マザー ガラス基板とディスプレイ回路を含む薄膜ポリマー基板との境界面のガラスを通して焦点を合わせます。
ビームはマザーガラス基板領域全体をすばやくスキャンします。UV 光はガラスを通過しますが、マザーガラス基板とポリマー間の接着剤、およびポリマー自体によって強く吸収されます。レーザーからの熱により接着剤がほぼ瞬時に蒸発し、ディスプレイがマザーガラス基板から分離されます。しかし、これが私たちが望んでいることです。レーザーはポリマーディスプレイ基板にほとんど浸透しないため、ディスプレイではあまり熱が発生しません。ディスプレイ回路は LLO プロセスの影響を受けません。
ELA と同様に、エキシマ レーザーは LLO に理想的な光源を提供します。主な理由は 2 つあります。まず、エキシマ レーザーは他の種類のレーザーよりも高いエネルギーの UV 光パルスを生成します。この UV 光は接着剤に強く吸収され、レーザー出力が高いため接着剤が急速に分解されます。これにより、LLO はディスプレイ製造に必要な速度で移動できます。大手ディスプレイ メーカーは毎日 100 万台以上の携帯電話に画面を供給しているため、速度は重要です。
さらに、エキシマ レーザー ビームは、細長いビームを形成するのに適しています。これは、ほとんどのレーザーによって生成されるガウス強度プロファイルではなく、均一な (フラット トップ) プロファイルを持つビーム プロファイルに変換できます。フラット トップ ビーム プロファイルでは、ガウス ビームよりもはるかに広い処理範囲が可能です。これにより、生産ライン LLO は、レーザーの正確な焦点位置とマザー ガラス基板のサイズの小さな変動の影響を受けにくくなり、マザー ガラス基板のわずかな反りを許容できます。
コヒレント社の LLO システムは、世界中の大手ディスプレイ メーカーに採用されています。これらのシステムは、安定性の高いエキシマ レーザーと当社独自の UVblade 光学システムを組み合わせて、最終的なライン ビームを生成します。単一パネルから大型基板まで、現在のすべてのディスプレイ サイズに対応できます。コヒレント社の UVblade 光学は、次世代のフレキシブル ディスプレイや折りたたみ式ディスプレイの生産要件を満たすように拡張可能です。
