激光器 显示器制造中的应用:像素单元与偏振片切割

只有二氧化碳 激光器 以满足经济高效、大规模生产所需的速度和边缘质量,对显示“单元”和偏振片进行切割。

2022年10月4日 作者: 高意

柔性OLED工艺

 

全球最大的显示器制造商 显示 生产超过一百万显示 。要实现这一点,需要极高速的生产流程。 

在生产初期阶段,更容易实现这种高吞吐量。这是因为FPD生产周期的前段工序是在母玻璃基板上进行的,而每块母玻璃基板上包含的显示远超一百个。这使得ELA和LLO等工序能够通过单次操作,同时显示 母玻璃显示 所有显示 进行处理。

但当那块大型面板被分割成“单元”时,情况就发生了变化。这意味着将其切割成单个显示,有时也只是几个单元的小组。由于其本质,这种单元切割操作无法在整个面板上同时进行。这是一项串行操作。 

当然,制造商不希望电池切割成为生产瓶颈。该工序必须与整个生产流程保持同步。 

 

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至少从理论上讲,使用各种不同的方法很容易显示 切开这种薄而柔韧的显示 。然而,这一特定应用却带来了一些独特的问题。 

首先,面板上每块显示屏与相邻屏幕之间的间距仅有几毫米。其次,显示屏是由多种异质材料层叠而成的,每种材料的切割特性可能各不相同。最后,显示 相对精密的电子设备,一旦受热或受到其他任何导致各层发生物理分离的因素影响,都可能造成损坏。  

在所有这些限制条件下 激光器是优化切割的最佳选择。这些激光器 的高功率红外光能被OLED堆栈中的各种材料充分吸收,这意味着每一层都能得到高效切割。此外,其切割过程不会产生任何碎屑,从而避免了碎屑对显示屏外观或功能造成影响,也无需额外生产步骤来清除碎屑。 

在切割细胞和偏光片时,聚焦的二氧化碳光束通常通过高速精密扫描系统传输。该系统既能满足所需的吞吐量要求,又能实现切割直线且切口宽度狭窄。

 

细胞切割是一个多层问题 

然而,高功率激光虽能实现快速切割,却也可能适得其反。这是因为二氧化碳激光器发出的红外光通过热作用机制进行切割——即加热材料直至其汽化。切割过程中若向工件输入过多热量,会形成大范围热影响区,从而损坏显示电路。 

此外,柔性OLED显示屏的顶层和底层均为聚合物材料。当这种塑料在切割过程中受热时,部分材料会熔化但不会沸腾蒸发。随后,熔融材料会流动并重新固化形成"珠状"结构——即边缘处略微增厚的唇状突起。 

该唇形结构会在后续生产步骤中引发问题,尤其当在OLED显示屏上方添加对比度增强偏振片时。该偏振片同样采用CO2激光切割工艺,其边缘同样可能出现增厚现象。 

 

恒功率与调制CO₂

示意图展示了使用连续波CO2激光器切割显示单元时存在的问题。

 

当这两部分层压在一起时,边缘凸缘会在层间形成气泡或间隙。这种情况极不可取。 

 

调制二氧化碳 激光器 一筹

避免切割边缘形成毛刺的方法是调制二氧化碳激光。这意味着快速开启和关闭激光束。这种方式仍能提供足够的热量使材料汽化,但激光持续时间不足以让热量深入基材内部——这样就不会熔化材料,而是将其完全去除。

There are two different ways to modulate a CO2 laser. The first is to take a laser that produces continuous output and then chop that up into pulses with an external acousto-optic modulator. That’s what’s done in the Coherent DIAMOND Cx10LDE+, which is currently the most popular laser for cell and polarizer cutting in the FPD industry.

CX10-LDE+ 型号之所以被广泛采用,关键在于其调制器已直接集成于设备内部。这种设计使我们能够将激光器与调制器控制电子元件完全整合,从而优化整体系统性能。这对实现脉冲控制精度和功率稳定性至关重要,而这些性能正是满足平板显示器制造商对工艺一致性和可重复性要求的必要条件。

调制二氧化碳激光器的第二种方法是Q开关。在此激光谐振器 调制器被放置在激光谐振器 使激光谐振器 以脉冲模式(而非连续波模式)工作。这极大地改变了激光器的运行方式。因此,虽然外部调制器可产生微秒级脉冲宽度,但Q开关技术能产生更短纳秒 冲宽度,并能显著提高峰值脉冲功率。

These shorter pulses reduce the heat-affected zone even more, and also allow greater precision and control over the cutting process. As a result, many FPD manufacturers are transitioning to this technology. The Coherent DIAMOND Cx-10LQS+ is the only q-switched CO2 laser commercially available.

 

可靠性节省成本

可靠性节省成本

Another reason why Coherent lasers are so widely used in cell and polarizer cutting is their lifetime and reliability, plus our global service infrastructure. Once again, FPD makers are producing very large volumes of products continuously. Production downtime to service or replace a laser has a huge productivity and cost impact. The unmatched lifetime of these lasers – typically in the 10,000-to-20,000-hour range – ensures an uninterrupted flow of high-quality FPDs. And, when laser replacement is finally called for, Coherent’s worldwide inventory and quick-response service team ensure it’s swapped out without delay.  

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