CO2-lasere kan kutte skjerm-"celler" og polarisatorer med hastigheter og kantkvalitet som kreves for kostnadseffektiv produksjon i høyvolum.
Verdens største skjermprodusenter produserer mer enn 1 million skjermer per dag. Dette enorme volumet krever en ekstremt høyhastighets produksjonsprosess.
I de tidlige stadiene av produksjonen er denne raske produksjonsevnen relativt enkel å oppnå. Grunnen til dette er at de første trinnene i FPD-produksjonssyklusen utføres på et moderglasssubstrat som inneholder mer enn 100 skjermer. Dette gjør at trinn som ELA og LLO kan behandle alle skjermene på moderglasset samtidig i en enkelt operasjon.
Situasjonen endrer seg imidlertid når det store panelet deles inn i «celler». Dette betyr at det kuttes i individuelle skjermer, og noen ganger flere skjermer. Av natur kan ikke denne celleskjæringsoperasjonen utføres samtidig på hele panelet. Det er en rekke operasjoner.
Produsentene ønsker selvfølgelig ikke at celleskjæring skal bli en flaskehals i produksjonen. Prosessen må fortsatt synkroniseres med resten av produksjonsprosessen.
Super skånsom skjæring
Tynne, fleksible organiske lysemitterende diode (OLED)-skjermer kan enkelt kuttes ved hjelp av en rekke forskjellige metoder, i det minste i teorien. Denne spesielle applikasjonen byr imidlertid på noen unike problemer.
For det første er hver skjerm atskilt fra naboen på panelet med bare noen få millimeter. For det andre er skjermen laget av en stabel av heterogene materialer, som hver kan ha forskjellige skjæreegenskaper. Endelig er skjermen en ganske skjør elektronisk enhet. Varme eller andre faktorer som gjør at lagene skiller seg fullstendig fysisk kan skade skjermen.
CO2-lasere er godt egnet for å optimalisere skjæreoperasjoner innenfor alle disse begrensningene. Disse laserne produserer infrarødt lys med høy effekt som absorberes godt av de ulike materialene i OLED-stakken, slik at hvert lag kan kuttes effektivt. I tillegg produserer ikke kuttingen noe rusk, så det påvirker ikke utseendet eller funksjonen til skjermen, og det er ikke behov for ytterligere produksjonstrinn for å fjerne rusken.
For skjæring av skjermceller og polarisatorer brukes vanligvis et høyhastighets, presisjonsskanningssystem for å levere en fokusert CO2-stråle. Dette gir den nødvendige gjennomstrømningen, og gir rette kutt med smale snittbredder.
CELL-skjæring involverer flere nivåer av problemer
Høy laserkraft har imidlertid en ulempe, selv om den muliggjør rask kutting. Dette er fordi CO2 laser infrarød skjæring bruker en termisk mekanisme. Det vil si at den varmer opp materialet til det fordamper. Under skjæreprosessen kommer det så mye varme inn i delen at det oppstår en stor varmepåvirket sone, noe som kan skade displaykretsen.
I tillegg er både det nederste og øverste laget av fleksible OLED-skjermer laget av polymermaterialer. Under skjæring varmes plasten opp og noe av materialet smelter, men fordamper ikke. Det smeltede materialet flyter og størkner igjen til en "perle", noe som resulterer i litt tykke kanter.
Disse tykke kantene kan forårsake problemer i påfølgende produksjonstrinn, spesielt når en kontrastforsterkende polarisator legges på toppen av OLED-skjermen. Denne polarisatoren er også kuttet med en CO2-laser og lider av samme kantfortykningsproblem.
Når de to delene er laminert sammen, kan den tykkere kanten forårsake bobler eller hull mellom lagene, noe som er en alvorlig defekt.
Modulerte CO2-lasere gjør kutting mye bedre
For å unngå tykke kanter ved skjæring har Coherent utviklet en modulert CO2-laser. Denne laseren slår strålen av og på veldig raskt. Mens den fortsatt er avhengig av nok varme til å fordampe materialet, er ikke laseren på så veldig lenge, så varmen ledes ikke langt inn i underlaget for å smelte materialet der, men varmen er heller ikke helt eliminert.
Det er to forskjellige måter å modulere en CO2-laser på. Den ene er å bruke en laser som produserer en kontinuerlig utgang og deretter kutte den til pulser med en ekstern lysmodulator. Dette er tilnærmingen tatt av Coherents DIAMOND Cx10LDE+ laser, som nå er mye brukt i FPD-industrien for å kutte skjermceller og polarisatorer.
En grunn til at CX10-LDE+ er så mye brukt, er at modulatoren er innebygd direkte i laseren. Dette gjør at vi kan integrere laser- og datakontrollelektronikken fullt ut for å optimalisere den totale systemytelsen. Dette er avgjørende for å oppnå den nødvendige pulskontrollnøyaktigheten og kraftstabiliteten for å oppnå prosesskonsistensen og repeterbarheten som FPD-produsenter krever.
Den andre måten å modulere en CO2-laser på er å bruke en Q-Switch. I denne tilnærmingen er en modulator plassert inne i laserresonatoren og laseren drives i pulsert (i stedet for kontinuerlig) modus. Dette har en betydelig innvirkning på måten laseren fungerer på. Så mens en ekstern strømforsyning gir mikrosekunders pulsbredder, produserer Q-Switch kortere nanosekundpulsbredder og øker også topppulseffekten betydelig.
Disse kortere pulsene reduserer den varmepåvirkede sonen ytterligere og gir også større presisjon og kontroll over skjæreprosessen. Som et resultat går mange FPD-produsenter over til denne teknologien. Coherents DIAMOND Cx-10LQS+ er en av få Q-Switch CO2-lasere på markedet.
Pålitelighet gir kostnadsbesparelser
En annen grunn til at koherente lasere er så populære for skjæring av skjermceller og polarisatorer, er deres lange levetid, høye pålitelighet og globale serviceinfrastruktur. I dag produserer FPD-produsenter et stort antall produkter hver dag uten avbrudd. Nedetid i produksjonen for å reparere eller erstatte lasere kan ha stor innvirkning på utbytte og kostnader. Koherente lasere har lang levetid, vanligvis mellom 10,000 og 20,000 timer, noe som sikrer at høykvalitets FPD-er kan produseres kontinuerlig. Og når laseren må skiftes ut, kan Coherents globale inventar og serviceteam for rask respons sørge for at den kan skiftes ut så snart som mulig.
