레이저는 오늘날의 초박형 고휘도 화면을 만드는 데 어떻게 도움이 될까요? 나이든 사람들은 골동품 텔레비전이 어땠는지 기억할 것입니다. 크고 부피가 큰 음극선관에서 오늘날의 얇고 가벼운 화면까지 디스플레이 기술은 극적으로 발전했습니다.
최초의 평면 텔레비전과 모니터는 액정 디스플레이(LCD)를 기반으로 했습니다. 이 기술은 오래된 음극선관에 비해 큰 도약을 이루었습니다.
그러나 LCD의 내부 구조는 실제로 매우 복잡합니다. LCD 패널은 스스로 빛을 방출하지 않으므로 백라이트, 편광판 및 컬러 필터 층이 필요하여 빨간색, 녹색 및 파란색 그림 요소를 생성합니다. 이러한 모든 요소는 특히 유연성을 제한하여 장치를 소형화하는 능력을 방해합니다.
더 얇고 유연한 디스플레이를 구현하기 위해 제조업체는 유기 발광 다이오드(OLED) 기술을 개발했습니다. AMOLED 디스플레이의 각 그림 요소에는 세 개의 이미터(적색, 녹색 및 청색)가 포함되어 있으므로 백라이트가 필요하지 않습니다. 게다가 AMOLED 디스플레이는 매우 얇을 수 있으며, 심지어 1밀리미터의 일부 두께일 수도 있습니다. 이는 터치 기능 및 대비 향상과 같은 다른 기능 레이어를 추가한 후의 총 두께입니다. AMOLED 디스플레이는 매우 얇게 만들 수 있기 때문에 화면을 구부리거나 접을 수도 있습니다.
하지만 디스플레이를 이렇게 얇게 만드는 것은 제조업체에 과제를 안겨줍니다. 제조업체는 약 1.5m x 1.9m 크기의 단일 기판에 동시에 많은 디스플레이를 만들고 있으며, 그 크기에서 두께가 1mm에 불과한 것을 처리하는 것은 비실용적이라는 점을 기억하세요. 크고 얇은 것을 처리하는 것은 어렵습니다. 또한 제조 공정 내내 디스플레이 기판이 매우 매우 평평하게 유지되는 것도 중요합니다. 다시 말하지만 크고 얇은 것을 처리하는 것은 어렵습니다.
초박형 디스플레이 제작의 비결
이 문제를 해결하기 위해 제조업체는 더 두껍고 더 단단한 "마더 글래스" 기판에 디스플레이를 제작합니다. 첫 번째 생산 단계는 얇은 필름 폴리머 층을 마더 글래스 기판에 접합하는 것입니다. 이 폴리머 층은 완성된 디스플레이의 기초가 됩니다. 다음으로, 실리콘을 폴리머 기판에 증착한 다음, 엑시머 레이저 어닐링(ELA)을 수행하고, 전자 회로를 배치한 다음, 마지막으로 디스플레이의 다른 복합 층을 배치합니다.
이 공정의 마지막에 디스플레이는 마더 글래스 기판에서 분리됩니다. 결국, 초박형 디스플레이가 완성됩니다.
디스플레이가 마더 글래스 기판에서 분리되면 제조 공정은 거의 완료됩니다. 이 시점에서 대부분의 비용은 이미 디스플레이에 포함되어 있습니다. 이 단계에서 부품을 폐기하는 것은 매우 비쌉니다. 즉, 분리 공정은 정확하고 부드러워야 합니다.
특히, 두 가지를 피해야 합니다. 첫째, 분리 공정은 디스플레이가 매우 취약하기 때문에 상당한 기계적 힘이나 응력을 발생시켜서는 안 됩니다. 둘째, 공정으로 인해 디스플레이가 너무 뜨거워져서는 안 됩니다. 전자 장치가 손상될 수 있기 때문입니다.
엑시머 레이저로 OLED 생산이 가능해진다
주류 AMOLED 디스플레이 제조업체는 현재 레이저 리프트 오프(LLO)라는 분리 공정을 사용합니다. LLO를 사용하기 전에 전체 패널을 뒤집어서 모재 유리 기판이 위를 향하게 해야 합니다. 그런 다음 고펄스 에너지원인 자외선(UV) 엑시머 레이저의 빛이 얇은 빔으로 형성됩니다. 이 빔은 모재 유리 기판과 디스플레이 회로가 들어 있는 박막 폴리머 기판 사이의 인터페이스에서 유리를 통해 집중됩니다.
빔은 전체 모 유리 기판 영역을 빠르게 스캔합니다. UV 광선은 유리를 통과하지만 모 유리 기판과 폴리머 사이의 접착제와 폴리머 자체에 강하게 흡수됩니다. 레이저의 열은 접착제를 거의 즉시 증발시켜 디스플레이를 모 유리 기판에서 분리합니다. 하지만 이것이 우리가 원하는 것입니다. 레이저는 폴리머 디스플레이 기판에 거의 침투하지 않으므로 디스플레이에서 많은 열을 생성하지 않습니다. 디스플레이 회로는 LLO 공정의 영향을 받지 않습니다.
ELA와 마찬가지로 엑시머 레이저는 LLO에 이상적인 광원을 제공합니다. 두 가지 주요 이유가 있습니다. 첫째, 엑시머 레이저는 다른 유형의 레이저보다 UV 광에서 더 높은 에너지의 펄스를 생성합니다. 이 UV 광은 접착제에 강하게 흡수되고 높은 레이저 전력으로 인해 접착제가 빠르게 분해됩니다. 이를 통해 LLO는 디스플레이 생산에 필요한 속도로 이동할 수 있습니다. 주요 디스플레이 제조업체가 매일 100만 대 이상의 휴대폰에 화면을 공급하기 때문에 속도가 중요합니다!
또한 엑시머 레이저 빔은 길쭉한 빔을 형성하는 데 적합합니다. 이는 대부분 레이저에서 생성되는 가우시안 강도 프로파일이 아닌 균일한(평평한 상단) 프로파일을 갖는 빔 프로파일로 변환할 수 있습니다. 평평한 상단 빔 프로파일은 가우시안 빔보다 훨씬 더 넓은 처리 범위를 허용합니다. 생산 라인 LLO가 레이저의 정확한 초점 위치와 마더 글래스 기판의 크기의 작은 변화에 덜 민감하게 반응하여 마더 글래스 기판에서 약간의 휘어짐을 허용할 수 있습니다.
Coherent의 LLO 시스템은 전 세계 주요 디스플레이 제조업체에서 채택되었습니다. 이 시스템은 매우 안정적인 엑시머 레이저와 당사의 고유한 UVblade 광학 시스템을 결합하여 최종 라인 빔을 생성합니다. 단일 패널에서 대형 기판에 이르기까지 모든 현재 디스플레이 크기를 지원할 수 있습니다. Coherent의 UVblade 광학은 차세대 유연하고 접이식 디스플레이의 생산 요구 사항을 충족하도록 확장 가능합니다.
