CO2-lasere kan skære display-"celler" og polarisatorer ved de hastigheder og kantkvalitet, der kræves for omkostningseffektiv produktion i højvolumen.
Verdens største skærmproducenter producerer mere end 1 million skærme om dagen. Denne enorme mængde kræver en ekstrem højhastighedsproduktionsproces.
I de tidlige stadier af produktionen er denne hurtige produktionsevne relativt let at opnå. Grunden til dette er, at de første trin i FPD-produktionscyklussen udføres på et moderglassubstrat, der indeholder mere end 100 skærme. Dette giver trin som ELA og LLO mulighed for at behandle alle displays på moderglasset samtidigt i en enkelt operation.
Situationen ændrer sig dog, når det store panel opdeles i "celler". Det betyder, at det er skåret i individuelle skærme, og nogle gange flere skærme. Af natur kan denne celleskæringsoperation ikke udføres samtidigt på hele panelet. Det er en række operationer.
Producenterne ønsker naturligvis ikke, at celleskæring skal blive en produktionsflaskehals. Processen skal stadig være synkroniseret med resten af produktionsprocessen.
Super skånsom klipning
Tynde, fleksible organiske lysemitterende diode (OLED)-skærme kan nemt skæres ved hjælp af en række forskellige metoder, i det mindste i teorien. Denne særlige applikation byder dog på nogle unikke problemer.
For det første er hvert display kun adskilt fra naboen på panelet med nogle få millimeter. For det andet er displayet lavet af en stak af heterogene materialer, som hver kan have forskellige skæreegenskaber. Endelig er skærmen en ret skrøbelig elektronisk enhed. Varme eller andre faktorer, der får lagene til at adskilles helt fysisk, kan beskadige skærmen.
CO2-lasere er velegnede til at optimere skæreoperationer inden for alle disse begrænsninger. Disse lasere producerer kraftigt infrarødt lys, der absorberes godt af de forskellige materialer i OLED-stakken, hvilket gør det muligt at skære hvert lag effektivt. Derudover producerer skæringen ikke noget affald, så det påvirker ikke displayets udseende eller funktion, og der er ikke behov for yderligere produktionstrin for at fjerne affaldet.
Til skæring af displayceller og polarisator bruges et højhastigheds-, præcisionsscanningssystem typisk til at levere en fokuseret CO2-stråle. Dette giver den nødvendige gennemstrømning, hvilket giver lige snit med smalle snitbredder.
CELL-skæring involverer flere niveauer af problemer
Høj lasereffekt har dog en ulempe, mens den muliggør hurtig skæring. Dette skyldes, at CO2 laser infrarød skæring bruger en termisk mekanisme. Det vil sige, at det opvarmer materialet, indtil det fordamper. Under skæreprocessen kommer der så meget varme ind i delen, at der opstår en stor varmepåvirket zone, som kan beskadige displaykredsløbet.
Derudover er både det nederste og det øverste lag af fleksible OLED-skærme lavet af polymermaterialer. Under skæring opvarmes plasten, og noget af materialet smelter, men fordamper ikke. Det smeltede materiale flyder og størkner igen til en "perle", hvilket resulterer i lidt tykke kanter.
Disse tykke kanter kan give problemer i efterfølgende produktionstrin, især når en kontrastforstærkende polarisator er tilføjet oven på OLED-skærmen. Denne polarisator er også skåret med en CO2-laser og lider af det samme problem med kantfortykkelse.
Når de to dele er lamineret sammen, kan den tykkere kant forårsage bobler eller mellemrum mellem lagene, hvilket er en alvorlig defekt.
Modulerede CO2-lasere gør skæring meget bedre
For at undgå tykke kanter ved skæring har Coherent udviklet en moduleret CO2-laser. Denne laser tænder og slukker strålen meget hurtigt. Mens den stadig er afhængig af nok varme til at fordampe materialet, er laseren ikke tændt ret længe, så varmen ledes ikke langt ind i substratet for at smelte materialet der, men varmen er heller ikke helt elimineret.
Der er to forskellige måder at modulere en CO2-laser på. Den ene er at bruge en laser, der producerer et kontinuerligt output og derefter skære det i pulser med en ekstern lysmodulator. Dette er tilgangen fra Coherents DIAMOND Cx10LDE+ laser, som nu er meget udbredt i FPD-industrien til skæring af displayceller og polarisatorer.
En grund til, at CX10-LDE+ er så udbredt, er, at modulatoren er indbygget direkte i laseren. Dette giver os mulighed for fuldt ud at integrere laser- og datastyringselektronikken for at optimere den samlede systemydelse. Dette er afgørende for at opnå den nødvendige pulsstyringsnøjagtighed og effektstabilitet for at opnå den proceskonsistens og repeterbarhed, som FPD-producenter kræver.
Den anden måde at modulere en CO2-laser på er at bruge en Q-Switch. I denne tilgang placeres en modulator inde i laserresonatoren, og laseren drives i pulseret (snarere end kontinuerlig) tilstand. Dette har en væsentlig indflydelse på den måde, laseren fungerer på. Så mens en ekstern strømforsyning giver mikrosekunders pulsbredder, producerer Q-Switch kortere nanosekunds pulsbredder og øger også spidspulseffekten markant.
Disse kortere impulser reducerer den varmepåvirkede zone yderligere og giver også større præcision og kontrol over skæreprocessen. Som et resultat går mange FPD-producenter over til denne teknologi. Coherents DIAMOND Cx-10LQS+ er en af de få Q-Switch CO2-lasere på markedet.
Pålidelighed giver omkostningsbesparelser
En anden grund til, at kohærente lasere er så populære til skæring af displayceller og polarisatorer, er deres lange levetid, høje pålidelighed og globale serviceinfrastruktur. I dag producerer FPD-producenter et stort antal produkter hver dag uden afbrydelser. Nedetid i produktionen for at reparere eller udskifte lasere kan have en enorm indflydelse på udbytte og omkostninger. Kohærente lasere har en lang levetid, typisk mellem 10,000 og 20,000 timer, hvilket sikrer, at højkvalitets FPD'er kan produceres kontinuerligt. Og når laseren skal udskiftes, kan Coherents globale lager og hurtige respons-serviceteam sikre, at den kan udskiftes så hurtigt som muligt.
