激光器在显示器制造中的应用：显示屏单元和偏光片切割
二氧化碳激光器能够以所需的速度和边缘质量切割显示屏“单元板”和偏光片，从而实现经济高效的大批量生产。
2022 年 10 月 4 日，作者：Coherent
全球超大规模的显示屏制造商每天生产超过 100 万块显示屏。如此巨大的产量需要极高速的生产流程。
在生产的初期阶段，这种快速生产能力还比较容易实现。原因在于，FPD生产周期的第一个环节是在包含超过100块显示屏的母玻璃板上进行的。这使得ELA和LLO等工序能够在一道工序中同时对母玻璃上的所有显示屏进行处理。
但当大面板被划分为“单元”时，情况就发生了变化。这意味着将其分割成独立的显示内容，或者有时分割成仅包含几个单元的组。从本质上讲，这种单元分割操作无法在整个面板上同时进行。它是一系列连续的操作。
当然，制造商不希望电池切割成为生产瓶颈。这一过程仍必须与生产流程的其他环节保持同步。
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极其温柔的切割
至少在理论上，可以采用各种不同的方法轻松切割薄而柔软的有机发光二极管（OLED）显示屏。然而，这一特定应用面临着一些独特的问题。
首先，每个显示屏与面板上的相邻显示屏之间仅相隔几毫米。其次，显示屏由多种异质材料构成，每种材料可能具有不同的切割特性。最后，显示屏是一种相当易碎的电子设备。热量或其他导致各层物理上完全分离的因素都可能对显示屏造成损坏。
二氧化碳激光器则能很好地优化在所有这些限制条件下的切割操作。这些激光器产生高功率红外光，可被OLED堆栈中的各种材料很好地吸收，从而使每一层都能得到高效切割。此外，切割过程不会产生任何碎屑，因此不会影响显示屏的外观或功能，也无需采取额外的生产步骤来清除碎屑。
在显示屏像素单元和偏光片切割过程中，通常采用高速、高精度的扫描系统来传输聚焦的二氧化碳光束。这不仅能满足所需的吞吐量，还能实现切口宽度窄的直线切割。
细胞切割涉及多层次的问题
然而，高激光功率在实现快速切割的同时也存在不利的一面。这是因为，二氧化碳激光器利用的是热机制进行红外光切割。也就是说，它会将材料加热至蒸发。在切割过程中，如此大量的热量进入工件会导致大范围的热影响区，进而导致显示屏电路损坏。
此外，柔性 OLED 显示屏的底层和顶层均采用聚合物材料。切割过程中，塑料受热，部分材料熔化但未气化。随后，熔融材料会流动并重新凝固成“珠状”。边缘处的唇缘略微厚一些。
这些加厚的边缘会在后续的生产步骤中引发问题，特别是在需要在 OLED 显示屏顶部添加对比度增强偏光片时。这种偏光片同样采用二氧化碳激光器切割，因此也存在同样的边缘增厚问题。
该示意图说明了使用连续波二氧化碳激光器切割显示屏电路板时存在的问题。
当这两个部分层压在一起时，较厚的边缘会导致层与层之间产生气泡或空隙。这是严重的缺陷。
经过调制的二氧化碳激光器使切割技术得到了显著改进
为避免产生切割厚边缘，Coherent 高意研发了一种调制二氧化碳激光器。这种激光器可快速打开和关闭光束。虽然仍然依靠足够的热量来蒸发材料，但激光器不会开很长时间，因此热量不会传导到很远的基板中使其中的材料熔化，不过也不是完全消除热量。
调制二氧化碳激光器有两种不同的方法。一种是采用产生连续输出的激光器，然后用外部声光调制器将其切割成脉冲。这就是 Coherent 高意的 DIAMOND Cx10LDE+ 激光器采用的方法，这款激光器是目前 FPD 行业广泛使用的显示屏 cell 和偏光片切割激光器。
CX10-LDE+ 之所以被广泛采用，原因之一在于调制器直接内置于激光器中。这使得我们能够将激光器与调制器控制电子设备完全集成，从而优化整个系统的性能。为了达到所需的脉冲控制精度和功率稳定性，以满足FPD制造商对工艺一致性和可重复性的要求，这一点至关重要。
调制二氧化碳激光器的第二种方法是Q开关。在此方法中，调制器置于激光谐振腔内，激光器以脉冲（而非连续）模式运行。这对其工作方式产生了重大影响。因此，尽管外部调制器可提供微秒级脉冲宽度，但Q开关能产生更短的纳秒级脉冲宽度，并能显著提高峰值脉冲功率。
这些更短的脉冲进一步减少了热影响区域，并且还可提高精度和对切割过程的控制能力。因此，许多 FPD 制造商正在转为采用这种技术。Coherent 高意的 DIAMOND Cx-10LQS+ 是市面上少有的调 Q 二氧化碳激光器。
可靠性带来成本节约
Coherent 高意的激光器在显示屏 cell 和偏光片切割领域大受欢迎的另一个原因是，它们使用寿命长，可靠性高，并且我们拥有全球服务基础设施。如今，FPD 制造商每天不间断地生产出海量的产品。因维修或更换激光器而导致生产停机会对产量和成本造成巨大影响。Coherent 高意的激光器拥有很长的使用寿命，通常在 10,000 到 20,000 小时之间，这确保了高质量 FPD 可以源源不断地产出。而且，当确实需要更换激光器时，Coherent 高意的全球库存和快速反应服务团队能保证第一时间予以更换。
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