如今,大多数手机所采用的AMOLED显示屏色彩绚丽、亮度高且清晰度佳。而在这绚丽的外表之下,制造商们也在努力降低显示屏的功耗。这一点至关重要,因为显示屏通常比手机中的任何其他部件消耗更多的电量。制造商们已经应用了大量技术来切实实现这一目标。高意 )激光器发挥着至关重要的作用。本系列博客共六篇,我们将分享一些利用激光器制造显示屏的具体方法。
在制造电子设备电路的第一步中,有一个最重要的高意 。此时,一层薄薄的硅(所有现代固态电子器件的核心半导体)被沉积在一块被称为“母玻璃”的大面板上。如今,这些母玻璃面板通常为 1.5 米 x 1.85 米(GEN 6.5),尽管手机制造商希望将它们做得更大,以降低单个显示屏的成本。
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难点在于非晶硅
但这层硅存在一个小问题。制造这层硅所采用的化学气相沉积工艺会产生非晶硅。在非晶硅中,单个原子以不规则且无序的方式排列。由非晶硅制成的电路不具备良好的电子特性,这意味着显示屏会变暗,并且会消耗更多的电池电量。
相比之下,手机中的集成电路以及我们今天使用的所有其他电子设备都是由单晶硅制成的。单晶硅中的原子排列高度有序;这种排列赋予了它极佳的电子特性,这也是现代微处理器速度如此惊人的原因之一。
遗憾的是,微处理器所用的单晶硅晶片的制造技术无法扩展到接近玻璃基板尺寸的规模。但事实证明,还有第三种形态的硅——多晶硅,其原子排列相对较为有序。这里的关键指标是电子迁移率,多晶硅的电子迁移率可以比非晶硅高 200 倍(而单晶硅的电子迁移率通常至少是多晶硅的两倍)。多晶硅的应用是当前显示屏表现如此出色的主要原因之一。
关于显示屏生产的一个绝妙创意
那么,如何制备多晶硅呢?制备多晶硅其实并不难,至少在理论上并不难。只需将非晶硅层加热至熔化,然后迅速冷却,使其重新固化成多晶硅形态即可。
不过问题在于,硅需要加热到约600°C才能熔化,而如此高的温度以及随之而来的快速热循环会损坏普通玻璃制成的面板,因此面板必须使用昂贵的耐热玻璃。这将导致显示屏成本上升,尤其是在制造商采用更大尺寸的玻璃面板时。
该解决方案是一种名为准分子激光退火(ELA)的技术,可用于制造低温多晶硅(LTPS)。该技术高意 。
选择准分子激光器的原因在于,它们能够产生强度极高的紫外线脉冲。硅对紫外线具有很强的吸收性,再加上高脉冲能量,仅需几个激光脉冲即可迅速熔化薄硅层。这种近乎完全的熔化对于获得正确的多晶结构和所需的电子特性至关重要。
准分子激光器的输出形成细线状光束;该光束在母玻璃上快速扫描,从而有效执行ELA。
硅的高吸收性还能防止紫外线大量穿透下方的玻璃,或柔性显示屏中的聚酰胺(PI)层。因此,即使硅完全熔化,玻璃本身在 ELA 过程中也不会发热。所以,ELA 可以在标准的低成本玻璃基板上进行。这就是为什么 ELA 是制造用于 AMOLED 手机显示屏的 LTPS 的主要方法。
为了在大型玻璃基板上进行 ELA 工艺,准分子激光器发出的光束(通常为矩形)会被重新塑形为一条细线状光束,其宽度通常与玻璃板的宽度相同。该细线状光束被聚焦到玻璃板上,并沿整个面板长度进行扫描,以实现所需的硅熔化和再固化。
大规模 ELA
全球每年大约生产 15 亿部手机。每家大型制造商每天大约生产 100 万部手机。毋庸置疑,这些公司都希望自己的生产过程既可靠又低成本。因为在这种规模下,任何导致装配线暂时中断或产生废品的因素都会造成巨额损失。
高意 系统是所有主要显示屏制造商采用的经济高效的大规模 ELA 解决方案。
高意 高意 ELA 达到制造商所需质量、可靠性、产量和成本特性的制胜法宝。因为在现实世界中,大规模 ELA 系统包含若干不同的组件,每个组件都必须表现良好,并且还必须与系统的其他部分完美配合。这些组件包括:
- 准分子激光器 –高意 VYPER – 旨在以高重复频率(以实现必要的吞吐速度)提供高能量脉冲,具有卓越的稳定性和较长的使用寿命。
- LineBeam 光学元件利用矩形准分子激光束,将其重塑为强度极其均匀的细长光束。这是必要的,以确保 ELA 工艺的特性不会随光束位置的变化而改变。
- 主动监测和控制系统,用于验证和保证工艺质量及一致性。
ELA是生产高品质平板显示屏不可或缺的工具。而且,这种情况在短期内不太可能改变,因为高意 LineBeam 系统,使其能够加工更大尺寸的玻璃基板,从而让制造商能够着眼于下一代更大屏幕的手机和平板设备。