Лазеры CO2 способны вырезать «ячейки» дисплеев и поляризаторы со скоростью и качеством кромок, необходимыми для экономически эффективного крупносерийного производства.
Крупнейшие мировые производители дисплеев выпускают более 1 миллиона дисплеев в день. Такой огромный объем требует чрезвычайно высокоскоростного производственного процесса.
На ранних стадиях производства эта возможность быстрого производства относительно легко достижима. Причина этого в том, что первые этапы цикла производства FPD выполняются на исходном стеклянном субстрате, содержащем более 100 дисплеев. Это позволяет таким этапам, как ELA и LLO, обрабатывать все дисплеи на исходном стекле одновременно за одну операцию.
Однако ситуация меняется, когда большая панель делится на «ячейки». Это означает, что она разрезается на отдельные дисплеи, а иногда и на несколько дисплеев. По своей природе эта операция по разрезанию ячеек не может быть выполнена одновременно на всей панели. Это серия операций.
Конечно, производители не хотят, чтобы резка ячеек стала узким местом производства. Процесс все равно должен быть синхронизирован с остальной частью производственного процесса.
Очень бережная резка
Тонкие, гибкие дисплеи на органических светодиодах (OLED) можно легко разрезать, используя множество различных методов, по крайней мере, в теории. Однако это конкретное применение представляет некоторые уникальные проблемы.
Во-первых, каждый дисплей отделен от своего соседа на панели всего несколькими миллиметрами. Во-вторых, дисплей сделан из стопки разнородных материалов, каждый из которых может иметь разные характеристики резки. Наконец, дисплей является довольно хрупким электронным устройством. Тепло или другие факторы, которые заставляют слои полностью разделяться физически, могут повредить дисплей.
Лазеры CO2 хорошо подходят для оптимизации операций резки в рамках всех этих ограничений. Эти лазеры производят мощный инфракрасный свет, который хорошо поглощается различными материалами в стеке OLED, что позволяет эффективно резать каждый слой. Кроме того, резка не производит никаких отходов, поэтому она не влияет на внешний вид или функциональность дисплея, и нет необходимости в дополнительных производственных этапах для удаления отходов.
Для резки ячеек дисплея и поляризатора обычно используется высокоскоростная, прецизионная сканирующая система для доставки сфокусированного пучка CO2. Это обеспечивает необходимую пропускную способность, производя прямые разрезы с узкой шириной пропила.
Разрезание CELL включает в себя несколько уровней проблем
Однако высокая мощность лазера, хотя и обеспечивает быструю резку, имеет и обратную сторону. Это связано с тем, что инфракрасная резка CO2-лазером использует тепловой механизм. То есть, он нагревает материал до тех пор, пока он не испарится. В процессе резки в деталь попадает так много тепла, что появляется большая зона термического воздействия, которая может повредить схему дисплея.
Кроме того, как нижний, так и верхний слои гибких OLED-дисплеев изготовлены из полимерных материалов. Во время резки пластик нагревается, и часть материала плавится, но не испаряется. Расплавленный материал течет и снова затвердевает в «бусину», что приводит к слегка толстым краям.
Эти толстые края могут вызвать проблемы на последующих этапах производства, особенно когда поверх OLED-дисплея добавляется поляризатор, повышающий контрастность. Этот поляризатор также режется с помощью CO2-лазера и страдает от той же проблемы утолщения краев.
При ламинировании двух частей более толстый край может привести к образованию пузырьков или зазоров между слоями, что является серьезным дефектом.
Модулированные CO2-лазеры значительно улучшают качество резки
Чтобы избежать толстых краев при резке, Coherent разработал модулированный CO2-лазер. Этот лазер включает и выключает луч очень быстро. Хотя лазер все еще использует достаточно тепла для испарения материала, он не работает слишком долго, поэтому тепло не передается далеко в подложку, чтобы расплавить материал там, но и тепло не устраняется полностью.
Существует два разных способа модуляции CO2-лазера. Один из них — использовать лазер, который выдает непрерывный выходной сигнал, а затем разрезать его на импульсы с помощью внешнего модулятора света. Этот подход реализован в лазере Coherent DIAMOND Cx10LDE+, который в настоящее время широко используется в индустрии FPD для резки ячеек дисплеев и поляризаторов.
Одна из причин, по которой CX10-LDE+ так широко используется, заключается в том, что модулятор встроен непосредственно в лазер. Это позволяет нам полностью интегрировать лазер и электронику управления данными для оптимизации общей производительности системы. Это имеет решающее значение для достижения требуемой точности управления импульсами и стабильности мощности для достижения согласованности и повторяемости процесса, которые требуются производителям FPD.
Второй способ модуляции CO2-лазера — использование модулятора добротности. При таком подходе модулятор помещается внутрь резонатора лазера, и лазер работает в импульсном (а не непрерывном) режиме. Это оказывает существенное влияние на работу лазера. Таким образом, в то время как внешний источник питания обеспечивает микросекундную длительность импульса, модуль добротности производит более короткие наносекундные длительности импульса, а также значительно увеличивает пиковую мощность импульса.
Эти более короткие импульсы еще больше уменьшают зону теплового воздействия, а также обеспечивают большую точность и контроль над процессом резки. В результате многие производители FPD переходят на эту технологию. DIAMOND Cx-10LQS+ от Coherent — один из немногих CO2-лазеров с модуляцией добротности на рынке.
Надежность обеспечивает экономию средств
Еще одна причина, по которой лазеры Coherent так популярны для резки ячеек дисплея и поляризаторов, заключается в их долгом сроке службы, высокой надежности и глобальной сервисной инфраструктуре. Сегодня производители FPD производят огромное количество продукции каждый день без перерыва. Простой производства для ремонта или замены лазеров может оказать огромное влияние на выход и стоимость. Лазеры Coherent имеют длительный срок службы, обычно от 10,000 до 20,000 часов, что гарантирует непрерывное производство высококачественных FPD. А когда лазер действительно необходимо заменить, глобальная служба запасов и быстрого реагирования Coherent может гарантировать, что его можно будет заменить как можно скорее.
