Lasery CO2 mogą ciąć „komórki” wyświetlaczy i polaryzatory z prędkością i jakością krawędzi wymaganą do opłacalnej produkcji wielkoseryjnej.
Najwięksi producenci wyświetlaczy na świecie produkują ponad milion wyświetlaczy dziennie. Ta ogromna ilość wymaga niezwykle szybkiego procesu produkcyjnego.
Na wczesnych etapach produkcji tę szybką zdolność produkcyjną można stosunkowo łatwo osiągnąć. Powodem tego jest fakt, że pierwsze kroki w cyklu produkcyjnym FPD są wykonywane na podłożu szklanym zawierającym ponad 100 wyświetlaczy. Pozwala to takim krokom jak ELA i LLO przetwarzać wszystkie wyświetlacze na szkle macierzystym jednocześnie w jednej operacji.
Sytuacja zmienia się jednak, gdy duży panel jest dzielony na „komórki”. Oznacza to, że jest on cięty na pojedyncze wyświetlacze, a czasami na kilka wyświetlaczy. Z natury tej operacji cięcia komórek nie można wykonać jednocześnie na całym panelu. Jest to seria operacji.
Oczywiście producenci nie chcą, aby cięcie komórek stało się wąskim gardłem produkcji. Proces musi być nadal zsynchronizowany z resztą procesu produkcyjnego.
Bardzo delikatne cięcie
Cienkie, elastyczne wyświetlacze OLED (organic light-emitting diode) można łatwo ciąć różnymi metodami, przynajmniej w teorii. Jednak ta konkretna aplikacja stwarza pewne wyjątkowe problemy.
Po pierwsze, każdy wyświetlacz jest oddzielony od sąsiada na panelu zaledwie kilkoma milimetrami. Po drugie, wyświetlacz jest wykonany ze stosu heterogenicznych materiałów, z których każdy może mieć inne właściwości cięcia. Wreszcie, wyświetlacz jest dość delikatnym urządzeniem elektronicznym. Ciepło lub inne czynniki, które powodują całkowite fizyczne rozdzielenie warstw, mogą uszkodzić wyświetlacz.
Lasery CO2 są dobrze przystosowane do optymalizacji operacji cięcia w ramach wszystkich tych ograniczeń. Te lasery wytwarzają światło podczerwone o dużej mocy, które jest dobrze absorbowane przez różne materiały w stosie OLED, co pozwala na wydajne cięcie każdej warstwy. Ponadto cięcie nie powoduje żadnych zanieczyszczeń, więc nie wpływa na wygląd ani funkcję wyświetlacza, a nie ma potrzeby dodatkowych etapów produkcji w celu usunięcia zanieczyszczeń.
Do cięcia komórek wyświetlacza i polaryzatora zazwyczaj stosuje się szybki, precyzyjny system skanowania, aby dostarczyć skupioną wiązkę CO2. Zapewnia to wymaganą przepustowość, wytwarzając proste cięcia o wąskich szerokościach szczeliny.
Cięcie KOMÓREK wiąże się z wieloma poziomami problemów
Jednak wysoka moc lasera, umożliwiająca szybkie cięcie, ma wadę. Wynika to z faktu, że cięcie laserem CO2 na podczerwień wykorzystuje mechanizm termiczny. Oznacza to, że podgrzewa materiał, aż do jego odparowania. Podczas procesu cięcia do części dostaje się tak dużo ciepła, że pojawia się duża strefa wpływu ciepła, która może uszkodzić obwody wyświetlacza.
Ponadto zarówno dolna, jak i górna warstwa elastycznych wyświetlaczy OLED są wykonane z materiałów polimerowych. Podczas cięcia plastik jest podgrzewany, a część materiału topi się, ale nie odparowuje. Stopiony materiał płynie i ponownie krzepnie w „kulkę”, co skutkuje lekko grubymi krawędziami.
Te grube krawędzie mogą powodować problemy w kolejnych etapach produkcji, zwłaszcza gdy na wyświetlaczu OLED zostanie dodany polaryzator zwiększający kontrast. Ten polaryzator jest również cięty laserem CO2 i ma ten sam problem z pogrubieniem krawędzi.
Gdy dwie części zostaną ze sobą zlaminowane, grubsza krawędź może powodować powstawanie pęcherzyków powietrza lub szczelin pomiędzy warstwami, co jest poważną wadą.
Modulowane lasery CO2 sprawiają, że cięcie jest znacznie lepsze
Aby uniknąć grubych krawędzi podczas cięcia, Coherent opracował modulowany laser CO2. Ten laser włącza i wyłącza wiązkę bardzo szybko. Nadal polegając na wystarczającej ilości ciepła, aby odparować materiał, laser nie jest włączony zbyt długo, więc ciepło nie jest przewodzone daleko w głąb podłoża, aby stopić tam materiał, ale ciepło nie jest również całkowicie eliminowane.
Istnieją dwa różne sposoby modulacji lasera CO2. Jednym z nich jest użycie lasera, który wytwarza ciągły sygnał wyjściowy, a następnie cięcie go na impulsy za pomocą zewnętrznego modulatora światła. Takie podejście stosuje laser DIAMOND Cx10LDE+ firmy Coherent, który jest obecnie szeroko stosowany w branży FPD do cięcia komórek wyświetlaczy i polaryzatorów.
Jednym z powodów, dla których CX10-LDE+ jest tak szeroko stosowany, jest to, że modulator jest wbudowany bezpośrednio w laser. Pozwala nam to na pełną integrację lasera i elektroniki sterującej danymi w celu zoptymalizowania ogólnej wydajności systemu. Jest to krytyczne dla osiągnięcia wymaganej dokładności sterowania impulsami i stabilności mocy, aby osiągnąć spójność i powtarzalność procesu, których wymagają producenci FPD.
Drugim sposobem modulacji lasera CO2 jest użycie Q-Switch. W tym podejściu modulator jest umieszczany wewnątrz rezonatora lasera, a laser jest obsługiwany w trybie impulsowym (zamiast ciągłym). Ma to znaczący wpływ na sposób działania lasera. Tak więc, podczas gdy zewnętrzny zasilacz zapewnia szerokości impulsów rzędu mikrosekund, Q-Switch wytwarza krótsze szerokości impulsów rzędu nanosekund, a także znacznie zwiększa szczytową moc impulsu.
Te krótsze impulsy dodatkowo zmniejszają strefę wpływu ciepła, a także zapewniają większą precyzję i kontrolę nad procesem cięcia. W rezultacie wielu producentów FPD przechodzi na tę technologię. DIAMOND Cx-10LQS+ firmy Coherent jest jednym z niewielu laserów CO2 Q-Switch na rynku.
Niezawodność przynosi oszczędności kosztów
Innym powodem, dla którego lasery Coherent są tak popularne w cięciu komórek wyświetlacza i polaryzatora, jest ich długa żywotność, wysoka niezawodność i globalna infrastruktura serwisowa. Obecnie producenci FPD produkują ogromną liczbę produktów każdego dnia bez przerwy. Przestoje produkcyjne w celu naprawy lub wymiany laserów mogą mieć ogromny wpływ na wydajność i koszty. Lasery Coherent mają długą żywotność, zwykle od 10,000 do 20,000 godzin, co zapewnia ciągłą produkcję wysokiej jakości FPD. A gdy laser będzie wymagał wymiany, globalny zapas i zespół serwisowy Coherent mogą zagwarantować, że zostanie on wymieniony tak szybko, jak to możliwe.
