世界上的大型顯示屏制造商每天生產(chǎn)超過(guò) 100 萬(wàn)個(gè)顯示屏。為實(shí)現(xiàn)這樣的產(chǎn)量，需要非常高速的生產(chǎn)工藝。

在前段生產(chǎn)步驟中更容易實(shí)現(xiàn)這種高速吞吐率。這是因?yàn)樵陲@示面板制造周期的第一階段，工藝是在可容納數(shù)百個(gè)顯示屏的玻璃基板上執(zhí)行的。因此，在準(zhǔn)分子激光退火 (ELA) 和激光剝離 (LLO) 等步驟中，能夠一次性同時(shí)處理玻璃基板上的所有顯示屏。

但是當(dāng)大尺寸基板被分成 “Cell” 時(shí)，情況會(huì)發(fā)生變化。這意味著要將大尺寸基板切割形成一個(gè)個(gè)單獨(dú)的顯示屏，或者在有些情況下切割形成包含幾個(gè)顯示屏的分組面板。就其本質(zhì)而言，這種 Cell 切割操作無(wú)法在整個(gè)面板上同時(shí)進(jìn)行，而是需要按部就班執(zhí)行一系列操作。

當(dāng)然，制造商不希望 Cell 切割成為生產(chǎn)瓶頸。此工藝必須與生產(chǎn)流程的其余環(huán)節(jié)保持節(jié)拍。

優(yōu)質(zhì)的切割工藝

理論上講，可以使用多種不同的方法輕松實(shí)現(xiàn)薄型柔性 OLED 顯示屏切割。然而，在實(shí)踐中，這一應(yīng)用展現(xiàn)出一些獨(dú)特的問(wèn)題。

首先，基板上每個(gè)顯示屏與相鄰顯示屏僅相隔幾毫米。其次，顯示屏的結(jié)構(gòu)是由一堆異構(gòu)材料組合而成，每種材料的切割特性可能不同。最后，顯示屏是相對(duì)精密且脆弱的電子設(shè)備，其組成的不同膜層，可能會(huì)因熱量或其他因素影響導(dǎo)致物理上的分離，從而對(duì)顯示屏造成損傷。

在所有上述條件的限制下，CO2 激光器提供了優(yōu)化切割工藝的最佳手段。這些激光器產(chǎn)生的高功率紅外光會(huì)被 OLED 結(jié)構(gòu)中的各種材料很好地吸收，這就意味著，每一層都能夠得到有效切割。而且，這些激光器在切割工藝中不會(huì)產(chǎn)生任何碎屑，從而避免對(duì)顯示屏外觀或功能可能造成的影響，或是需要引入額外步驟才能去除這類碎屑。

在 Cell 和偏光片切割工藝中，通常利用高速、精密的掃描系統(tǒng)來(lái)傳送聚焦的 CO2 光斑。這樣做可以提供所需的吞吐率，并能實(shí)現(xiàn)切口寬度較窄的直線切割。

Cell 切割涉及多個(gè)膜層

不過(guò)，能夠?qū)崿F(xiàn)快速切割的高功率激光也會(huì)帶來(lái)一些負(fù)面作用。這是因?yàn)�，CO2 激光器發(fā)出的紅外光可用于切割的原理是基于熱效應(yīng)。也就是說(shuō)，激光會(huì)對(duì)材料進(jìn)行加熱直到材料氣化。在切割過(guò)程中，如果在部件上施加過(guò)多熱量，會(huì)產(chǎn)生較大的熱影響區(qū)，進(jìn)而損壞顯示屏電路。

此外，柔性 OLED 顯示屏的底部和頂部膜層都是聚合物材質(zhì)。如果這種塑料在切割過(guò)程中被過(guò)度加熱，材料中的一部分會(huì)被熔融但不會(huì)氣化。然后，它往往會(huì)流動(dòng)并重新凝固成“珠子”形狀，從而在膜層邊緣處導(dǎo)致略厚的“唇緣”。

這個(gè)“唇緣”在后續(xù)生產(chǎn)步驟中會(huì)帶來(lái)問(wèn)題，特別是在 OLED 顯示屏頂部貼附偏光片時(shí)問(wèn)題更為突出。這種偏光片用于抑制環(huán)境光反射從而增強(qiáng)顯示對(duì)比度，也采用 CO2 激光器做切割，因此可能會(huì)遇到相同的邊緣增厚問(wèn)題。

示意圖說(shuō)明了使用連續(xù)二氧化碳激光器切割顯示屏單元板時(shí)的問(wèn)題

在將這兩部分膜層壓合到一起時(shí)，邊緣的唇緣會(huì)在膜層之間產(chǎn)生氣泡或間隙。這是我們非常不希望發(fā)生的情況。

調(diào)制型 CO2 激光器切割

避免在切割邊緣產(chǎn)生唇緣的方法是對(duì) CO2 激光器進(jìn)行調(diào)制，這意味著要實(shí)現(xiàn)激光束的快速打開(kāi)和關(guān)閉。這樣，激光作用產(chǎn)生的熱量仍然足以使材料氣化。但又不會(huì)讓激光加熱過(guò)程持續(xù)太長(zhǎng)時(shí)間，從而導(dǎo)致熱量傳導(dǎo)深入到基板內(nèi)部，這種熱量會(huì)熔融基板內(nèi)部的材料，而不是完全去除。

有兩種不同的方法可以調(diào)制 CO2 激光器。第一種方法，是采用輸出連續(xù)波的激光器，然后使用外部聲光調(diào)制器將其切成脈沖。Coherent DIAMOND Cx-10LDE+ 就是這種方案，目前在平板顯示行業(yè)，它是 Cell 和偏光片切割工藝中最熱門的激光器型號(hào)。

Cx-10LDE+ 被如此廣泛使用的一個(gè)重要原因是其中內(nèi)置了調(diào)制器。通過(guò)這種方法，我們能夠把激光器和調(diào)制器完全集成在一起，從而優(yōu)化系統(tǒng)的整體性能。這對(duì)于達(dá)到高精度的脈沖控制和功率穩(wěn)定性至關(guān)重要，顯示面板制造商要求工藝具備極高的一致性和可重復(fù)性，上述性能是實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的關(guān)鍵前提。

調(diào)制 CO2 激光器的第二種方法是 Q 開(kāi)關(guān)。在這種方法中，調(diào)制器置于激光諧振腔內(nèi)部，以便激光器以脈沖模式（而不是連續(xù)模式）運(yùn)行。這讓激光器的工作模式發(fā)生了很大變化。因此，外部調(diào)制器的引入可以使激光器輸出微秒級(jí)寬度脈沖， Q 開(kāi)關(guān)方案則能夠產(chǎn)生更窄的納秒級(jí)寬度脈沖，而且還能顯著增加峰值脈沖功率。

這些更短的脈沖可進(jìn)一步縮小熱影響區(qū)，還能夠?qū)崿F(xiàn)更高的精度以及更好地控制切割工藝。因此，許多顯示面板制造商正在轉(zhuǎn)向采用這種技術(shù)。Coherent DIAMOND Cx-10LQS+ 是市面上唯一一款 Q 開(kāi)關(guān) CO2 激光器。

更可靠，更省錢

Coherent 高意公司的激光器如此廣泛應(yīng)用于 Cell 和偏光片切割的另一個(gè)原因，是它們的使用壽命和可靠性，以及我們的全球服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施。顯示面板制造商正在持續(xù)不斷地生產(chǎn)大量產(chǎn)品，而因激光器的維修或更換產(chǎn)生的生產(chǎn)停機(jī)時(shí)間會(huì)對(duì)生產(chǎn)效率和成本產(chǎn)生巨大影響。這些激光器出眾的使用壽命（通常在 1 萬(wàn)到 2 萬(wàn)小時(shí)）可確保不間斷生產(chǎn)高質(zhì)量的面板。而且，在最終需要更換激光器時(shí)，Coherent在全球的庫(kù)存和快速響應(yīng)服務(wù)團(tuán)隊(duì)可確保及時(shí)更換。

相約DIC 2022

作為一年一度海內(nèi)外新型顯示行業(yè)具有一定影響力的展覽會(huì)，DIC EXPO將于2022年11月23~25日在蘇州國(guó)際博覽中心舉辦。Coherent將攜各種新品亮相，為L(zhǎng)CD TFT面板，OLED，新興的MicroLED和AR/VR顯示提供全面的激光解決方案。

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