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激光顯示

激光在顯示器制造中的應用②: 顯示器CELL和偏光片切割

Coherent 來(lái)源:供稿:臺灣鐳射科技應用協(xié)會(huì )2024-06-11 我要評論(0 )   

二氧化碳雷射能夠以所需的速度和邊緣質(zhì)量切割顯示器「單元板」和 偏光片,以實(shí)現具有成本效益的大批量生產(chǎn)。全球超大規模的顯示器制造商每天生產(chǎn)超過(guò)100 萬(wàn)塊顯示器。這...


二氧化碳雷射能夠以所需的速度和邊緣質(zhì)量切割顯示器「單元板」和 偏光片,以實(shí)現具有成本效益的大批量生產(chǎn)。

 

全球超大規模的顯示器制造商每天生產(chǎn)超過(guò)100 萬(wàn)塊顯示器。這種超大的產(chǎn)量需要極高速的生產(chǎn)過(guò)程。

 

在生產(chǎn)的初始階段,這種快速生產(chǎn)能力還比較容易實(shí)現。其原因在于, FPD 生產(chǎn)周期的第 一個(gè)環(huán)節是在包含超過(guò) 100 塊顯示器的母玻璃基板上執行的。這允許像 ELA和LLO 這樣 的步驟在一次操作中同時(shí)在母玻璃上處理所有顯示器。

 

但是,當大面板被分成“單元板”時(shí),情況就有了變化。這意味著(zhù)要將它切割成單獨的顯示器,有時(shí)則是幾個(gè)顯示器組成。從本質(zhì)上講,這種 cell 切割操作不能在整個(gè)面板上同時(shí)進(jìn)行。它是一連串的操作。

 

當然,制造商不希望 cell 切割成為生產(chǎn)瓶頸。這個(gè)過(guò)程仍必須與生產(chǎn)流程的其余環(huán)節保持同步。

 

超溫柔的切割

 

至少在理論上,可以使用各種不同方法來(lái)輕松切割薄而柔軟的有機發(fā)光二極管(OLED)顯示器。但是,這種特定應用面臨著(zhù)一些獨特問(wèn)題。

 

首先,每個(gè)顯示器與面板上的相鄰顯示器僅相隔幾毫米。其次,顯示器是由一堆異質(zhì)材料構成的,每種材料可能具有不同的切割特性。最后,顯示器是相當易碎的電子設備。熱量或其他導致各層在物理上完全分離的因素都可能會(huì )對顯示器造成損壞。

 

二氧化碳雷射則可以很好地優(yōu)化在所有這些限制條件下的切割操作。這些雷射產(chǎn)生高功率紅外光,可被 OLED 堆棧中的各種材料很好地吸收,使每一層都能被高效地切割。另外,切割不會(huì )產(chǎn)生任何碎屑,因此不會(huì )影響顯示器外觀(guān)或功能,也無(wú)需采取額外的生產(chǎn)步驟來(lái)去除 碎屑。

 

對于顯示器 cell 和偏光片切割,通常使用高速、精密的掃描系統來(lái)傳送聚焦的二氧化碳光束 。這提供了所需的產(chǎn)出率,產(chǎn)生具有窄切口寬度的直線(xiàn)切割。

 

CELL切割涉及多層次問(wèn)題

 

但是,高激光功率在實(shí)現快速切割的同時(shí)也有不利的一面。這是因為二氧化碳雷射紅外光切 割利用的是熱機制。也就是說(shuō),它將材料加熱到蒸發(fā)。在切割過(guò)程中,如此多的熱量進(jìn)入零 件會(huì )出現大范圍的熱影響區,進(jìn)而導致顯示器電路損壞。

 

此外,柔性 OLED 顯示器的底層和頂層都使用的是聚合物材料。切割期間塑膠受熱,部分材料熔化但不汽化。熔化的材料流動(dòng)并重新凝固成“熔珠”,于是形成一些略厚的邊緣。

 

這些厚邊會(huì )在隨后的生產(chǎn)步驟中帶來(lái)問(wèn)題,特別是當 OLED 顯示器頂部需要添加對比度增強偏光片時(shí)。這種偏光片也采用二氧化碳雷射切割,因此存在同樣的邊緣增厚問(wèn)題。

 

 

示意圖說(shuō)明使用連續波二氧化碳雷射切割顯示器單元板時(shí)的問(wèn)題。

 

當這兩個(gè)部分層壓在一起時(shí),較厚的邊緣會(huì )造成層之間產(chǎn)生氣泡或間隙,這是很大的缺陷。

 

經(jīng)過(guò)調制的二氧化碳雷射使切割有了很大改進(jìn)

 

為避免產(chǎn)生切割厚邊緣,Coherent 公司研發(fā)了一種調制二氧化碳雷射。這種雷射可快速打開(kāi)和關(guān)閉光束。雖然仍然依靠足夠的熱量來(lái)蒸發(fā)材料,但雷射不會(huì )開(kāi)很長(cháng)時(shí)間,因此熱量不會(huì )傳導到很遠的基板中使其中的材料熔化,不過(guò)也不是完全消除熱量。

 

調制二氧化碳雷射有兩種不同的方法。一種是采用產(chǎn)生連續輸出的雷射,然后用外部光調制器將其切割成脈沖。這就是 Coherent 公司的 DIAMOND Cx10LDE+ 雷射采用的方法,這款雷射是目前 FPD 產(chǎn)業(yè)廣泛使用的顯示器 cell 和偏光片切割雷射。

 

CX10-LDE+ 之所以被廣泛使用,原因之一是調制器直接內置在雷射中。這使得我們能夠完全整合雷射和數據控制電子設備,從而優(yōu)化整體系統性能。要想達到所需的脈沖控制精度和功率穩定性,以實(shí)現 FPD 制造商所需的工藝一致性和可重復性,這一點(diǎn)至關(guān)重要。

 

調制二氧化碳雷射的第二種方法是使用 Q-Switch 。在這種方法中,調制器放置在激光共振腔內,雷射以脈沖(而不是連續)模式運行。這對雷射的工作方式產(chǎn)生了很大的影響。因此,雖然外部電源供應器提供微秒級脈沖寬度,但 Q-Switch 產(chǎn)生更短的奈秒級脈沖寬度,并且還能顯著(zhù)增加峰值脈沖功率。

 

這些更短的脈沖進(jìn)一步減少了熱影響區,并且還可提高精度和對切割過(guò)程的控制能力。因此,許多 FPD 制造商正在轉為采用這種技術(shù)。Coherent 公司的 DIAMOND Cx-10LQS+ 是 市面上少有的 Q-Switch 二氧化碳雷射。

 

 

 

可靠性帶來(lái)節省成本

 

Coherent 公司的雷射在顯示器 cell 和偏光片切割領(lǐng)域大受歡迎的另一個(gè)原因是,它們使用壽命長(cháng),可靠性高,并且我們擁有全球服務(wù)基礎設施。如今, FPD 制造商每天不間斷 地生產(chǎn)出海量的產(chǎn)品。因維修或更換雷射而導致生產(chǎn)停機會(huì )對產(chǎn)量和成本造成巨大影響。 Coherent 公司的雷射擁有很長(cháng)的使用壽命,通常在 10,000 到 20,000 小時(shí)之間,這確保了高質(zhì)量 FPD 可以源源不斷地產(chǎn)出。而且,當確實(shí)需要更換雷射時(shí),Coherent 公司的全球庫存和快速反應服務(wù)團隊能保證第一時(shí)間予以更換。

 


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