CO2 лазерите могат да режат "клетки" на дисплея и поляризатори със скоростта и качеството на ръбовете, необходими за рентабилно производство в голям обем.
Най-големите производители на дисплеи в света произвеждат повече от 1 милион дисплеи на ден. Този огромен обем изисква изключително високоскоростен производствен процес.
В ранните етапи на производството тази бърза производствена способност е относително лесна за постигане. Причината за това е, че първите стъпки в производствения цикъл на FPD се извършват върху основен стъклен субстрат, съдържащ повече от 100 дисплея. Това позволява стъпки като ELA и LLO да обработват всички дисплеи на основното стъкло едновременно в една операция.
Ситуацията обаче се променя, когато големият панел е разделен на "клетки". Това означава, че се нарязва на отделни дисплеи, а понякога и на няколко дисплея. По природа тази операция по рязане на клетки не може да се извърши едновременно върху целия панел. Това е серия от операции.
Разбира се, производителите не искат рязането на клетки да се превърне в производствена пречка. Процесът все още трябва да бъде синхронизиран с останалата част от производствения процес.
Супер нежно рязане
Тънките, гъвкави дисплеи с органични светодиоди (OLED) могат лесно да бъдат изрязани с помощта на различни методи, поне на теория. Това конкретно приложение обаче създава някои уникални проблеми.
Първо, всеки дисплей е отделен от съседния на панела само с няколко милиметра. Второ, дисплеят е направен от купчина разнородни материали, всеки от които може да има различни характеристики на рязане. И накрая, дисплеят е доста крехко електронно устройство. Топлината или други фактори, които причиняват пълното физическо разделяне на слоевете, могат да повредят дисплея.
CO2 лазерите са много подходящи за оптимизиране на операциите по рязане при всички тези ограничения. Тези лазери произвеждат високомощна инфрачервена светлина, която се абсорбира добре от различните материали в OLED стека, позволявайки всеки слой да бъде изрязан ефективно. В допълнение, рязането не произвежда никакви остатъци, така че не засяга външния вид или функцията на дисплея и няма нужда от допълнителни производствени стъпки за отстраняване на остатъците.
За рязане на дисплейни клетки и поляризатор обикновено се използва високоскоростна, прецизна сканираща система за доставяне на фокусиран CO2 лъч. Това осигурява необходимата производителност, произвеждайки прави срезове с тесни ширини на реза.
Рязането на CELL включва множество нива на проблеми
Високата лазерна мощност обаче, въпреки че позволява бързо рязане, има недостатък. Това е така, защото лазерното инфрачервено рязане с CO2 използва термичен механизъм. Тоест загрява материала, докато се изпари. По време на процеса на рязане в частта навлиза толкова много топлина, че се появява голяма зона, засегната от топлината, която може да повреди електрическата верига на дисплея.
Освен това както долният, така и горният слой на гъвкавите OLED дисплеи са направени от полимерни материали. По време на рязане пластмасата се нагрява и част от материала се топи, но не се изпарява. Разтопеният материал тече и се втвърдява отново в "перла", което води до леко дебели ръбове.
Тези дебели ръбове могат да причинят проблеми в следващите производствени стъпки, особено когато върху OLED дисплея е добавен поляризатор за подобряване на контраста. Този поляризатор също се реже с CO2 лазер и страда от същия проблем с удебеляване на ръба.
Когато двете части са ламинирани заедно, по-дебелият ръб може да причини мехурчета или празнини между слоевете, което е сериозен дефект.
Модулираните CO2 лазери правят рязането много по-добро
За да избегне дебелите ръбове при рязане, Coherent разработи модулиран CO2 лазер. Този лазер включва и изключва лъча много бързо. Въпреки че все още разчита на достатъчно топлина за изпаряване на материала, лазерът не е включен много дълго, така че топлината не се отвежда далеч в субстрата, за да разтопи материала там, но топлината също не се елиминира напълно.
Има два различни начина за модулиране на CO2 лазер. Единият е да се използва лазер, който произвежда непрекъснат изход и след това да се нарязва на импулси с външен светлинен модулатор. Това е подходът, възприет от лазера DIAMOND Cx10LDE+ на Coherent, който сега се използва широко в FPD индустрията за рязане на дисплейни клетки и поляризатори.
Една от причините CX10-LDE+ да се използва толкова широко е, че модулаторът е вграден директно в лазера. Това ни позволява да интегрираме напълно лазера и електрониката за управление на данни, за да оптимизираме цялостната производителност на системата. Това е от решаващо значение за постигане на необходимата точност на импулсния контрол и стабилност на мощността, за да се постигне последователност и повторяемост на процеса, които производителите на FPD изискват.
Вторият начин за модулиране на CO2 лазер е използването на Q-Switch. При този подход модулатор се поставя вътре в лазерния резонатор и лазерът работи в импулсен (а не непрекъснат) режим. Това оказва значително влияние върху начина, по който работи лазерът. Така че докато външното захранване осигурява микросекундни импулсни ширини, Q-Switch произвежда по-къси наносекундни импулсни ширини и също така значително увеличава пиковата импулсна мощност.
Тези по-кратки импулси допълнително намаляват засегнатата от топлина зона и също така осигуряват по-голяма прецизност и контрол върху процеса на рязане. В резултат на това много производители на FPD преминават към тази технология. DIAMOND Cx-10LQS+ на Coherent е един от малкото Q-Switch CO2 лазери на пазара.
Надеждността води до спестяване на разходи
Друга причина, поради която кохерентните лазери са толкова популярни за рязане на дисплейни клетки и поляризатор, е техният дълъг живот, висока надеждност и глобална сервизна инфраструктура. Днес производителите на FPD произвеждат огромен брой продукти всеки ден без прекъсване. Престоят на производството за ремонт или подмяна на лазери може да окаже огромно влияние върху добива и разходите. Кохерентните лазери имат дълъг живот, обикновено между 10,000 и 20,000 часа, което гарантира, че могат да се произвеждат непрекъснато висококачествени FPD. И когато лазерът наистина трябва да бъде сменен, екипът за глобална инвентаризация и обслужване на бърза реакция на Coherent може да гарантира, че той може да бъде заменен възможно най-скоро.
