CO2 lasery mohou řezat "buňky" displeje a polarizátory rychlostí a kvalitou okrajů, které jsou potřebné pro nákladově efektivní velkoobjemovou výrobu.
Největší světoví výrobci displejů vyrobí více než 1 milion displejů denně. Tento masivní objem vyžaduje extrémně rychlý výrobní proces.
V raných fázích výroby je tato schopnost rychlé výroby relativně snadno dosažitelná. Důvodem je, že první kroky ve výrobním cyklu FPD se provádějí na substrátu z matného skla obsahujícího více než 100 displejů. To umožňuje krokům jako ELA a LLO zpracovat všechny displeje na matečném skle současně v jediné operaci.
Situace se však změní, když se velký panel rozdělí na „buňky“. To znamená, že je rozřezán na jednotlivé displeje a někdy i několik displejů. Tato operace řezání buněk přirozeně nemůže být prováděna současně na celém panelu. Jedná se o sérii operací.
Výrobci samozřejmě nechtějí, aby se řezání buněk stalo úzkým hrdlem výroby. Proces musí být stále synchronizován se zbytkem výrobního procesu.
Super jemné řezání
Tenké, flexibilní displeje OLED (organic light-emitting diode) lze snadno řezat řadou různých metod, alespoň teoreticky. Tato konkrétní aplikace však představuje některé jedinečné problémy.
Za prvé, každý displej dělí od svého souseda na panelu jen několik milimetrů. Za druhé, displej je vyroben ze stohu heterogenních materiálů, z nichž každý může mít odlišné řezné vlastnosti. A konečně, displej je docela křehké elektronické zařízení. Teplo nebo jiné faktory, které způsobují úplné fyzické oddělení vrstev, mohou poškodit displej.
CO2 lasery jsou vhodné pro optimalizaci řezných operací v rámci všech těchto omezení. Tyto lasery produkují vysoce výkonné infračervené světlo, které je dobře absorbováno různými materiály v sestavě OLED, což umožňuje efektivní řezání každé vrstvy. Navíc při řezání nevznikají žádné nečistoty, takže neovlivňuje vzhled ani funkci displeje a není potřeba dalších výrobních kroků k odstranění nečistot.
Pro řezání zobrazovacích buněk a polarizátorů se obvykle používá vysokorychlostní a přesný skenovací systém k dodání zaostřeného paprsku CO2. To poskytuje požadovanou průchodnost a vytváří rovné řezy s úzkou šířkou řezu.
Řezání CELL zahrnuje několik úrovní problémů
Vysoký výkon laseru, který sice umožňuje rychlé řezání, má však nevýhodu. Je to proto, že CO2 laserové infračervené řezání využívá tepelný mechanismus. To znamená, že ohřívá materiál, dokud se neodpaří. Během procesu řezání se do součásti dostane tolik tepla, že se objeví velká tepelně ovlivněná zóna, která může poškodit obvody displeje.
Spodní i vrchní vrstvy flexibilních OLED displejů jsou navíc vyrobeny z polymerních materiálů. Během řezání se plast zahřeje a část materiálu se roztaví, ale nevypaří se. Roztavený materiál teče a znovu ztuhne do "kuličky", což má za následek mírně tlusté okraje.
Tyto silné okraje mohou způsobit problémy v následných výrobních krocích, zvláště když je na horní stranu OLED displeje přidán polarizátor zvyšující kontrast. Tento polarizátor je také řezán CO2 laserem a trpí stejným problémem se zahušťováním hran.
Když jsou dvě části laminovány dohromady, silnější okraj může způsobit bubliny nebo mezery mezi vrstvami, což je vážná vada.
Modulované CO2 lasery dělají řezání mnohem lepší
Aby se zabránilo silným okrajům při řezání, Coherent vyvinul modulovaný CO2 laser. Tento laser velmi rychle zapíná a vypíná paprsek. Přestože se laser stále spoléhá na dostatek tepla k odpaření materiálu, není zapnutý příliš dlouho, takže teplo není vedeno daleko do substrátu, aby tam materiál roztavilo, ale ani teplo není zcela eliminováno.
Existují dva různé způsoby modulace CO2 laseru. Jedním z nich je použití laseru, který vytváří kontinuální výstup a poté jej rozřezává na pulsy pomocí externího modulátoru světla. To je přístup laseru Coherent DIAMOND Cx10LDE+, který je nyní široce používán v průmyslu FPD pro řezání zobrazovacích buněk a polarizátorů.
Jedním z důvodů, proč je CX10-LDE+ tak široce používán, je to, že modulátor je zabudován přímo do laseru. To nám umožňuje plně integrovat laserovou a datovou řídicí elektroniku pro optimalizaci celkového výkonu systému. To je zásadní pro dosažení požadované přesnosti pulzního řízení a stability výkonu, aby bylo dosaženo konzistentnosti a opakovatelnosti procesu, kterou výrobci FPD vyžadují.
Druhým způsobem modulace CO2 laseru je použití Q-Switch. V tomto přístupu je modulátor umístěn uvnitř laserového rezonátoru a laser je provozován v pulzním (spíše než kontinuálním) režimu. To má významný dopad na způsob fungování laseru. Takže zatímco externí napájecí zdroj poskytuje mikrosekundové šířky pulsů, Q-Switch produkuje kratší nanosekundové šířky pulsů a také výrazně zvyšuje špičkový pulsní výkon.
Tyto kratší pulzy dále snižují tepelně ovlivněnou zónu a také poskytují větší přesnost a kontrolu nad procesem řezání. V důsledku toho mnoho výrobců FPD přechází na tuto technologii. Coherent DIAMOND Cx-10LQS+ je jedním z mála CO2 laserů Q-Switch na trhu.
Spolehlivost přináší úsporu nákladů
Dalším důvodem, proč jsou koherentní lasery tak oblíbené pro řezání zobrazovacích buněk a polarizátorů, je jejich dlouhá životnost, vysoká spolehlivost a globální servisní infrastruktura. Výrobci FPD dnes vyrábějí obrovské množství produktů každý den bez přerušení. Prostoje ve výrobě kvůli opravě nebo výměně laserů mohou mít obrovský dopad na výnos a náklady. Koherentní lasery mají dlouhou životnost, obvykle mezi 10,{1}} a 20,000 hodinami, což zajišťuje, že lze nepřetržitě vyrábět vysoce kvalitní FPD. A když je potřeba laser vyměnit, globální inventář společnosti Coherent a servisní tým rychlé reakce zajistí, že bude možné jej vyměnit co nejdříve.
