I laser a CO2 possono tagliare le "celle" dei display e i polarizzatori alle velocità e con la qualità dei bordi richieste per una produzione ad alto volume a costi contenuti.
I più grandi produttori di display al mondo producono più di 1 milione di display al giorno. Questo volume enorme richiede un processo di produzione estremamente veloce.
Nelle prime fasi di produzione, questa capacità di produzione rapida è relativamente facile da ottenere. Il motivo è che i primi passaggi nel ciclo di produzione FPD vengono eseguiti su un substrato di vetro madre contenente più di 100 display. Ciò consente a passaggi come ELA e LLO di elaborare tutti i display sul vetro madre simultaneamente in un'unica operazione.
Tuttavia, la situazione cambia quando il pannello grande viene diviso in "celle". Ciò significa che viene tagliato in singoli display e talvolta in più display. Per sua natura, questa operazione di taglio delle celle non può essere eseguita simultaneamente sull'intero pannello. È una serie di operazioni.
Naturalmente, i produttori non vogliono che il taglio delle cellule diventi un collo di bottiglia nella produzione. Il processo deve comunque essere sincronizzato con il resto del processo produttivo.
Taglio super delicato
I display OLED (Organic Light-Emitting Diode) sottili e flessibili possono essere facilmente tagliati utilizzando una varietà di metodi diversi, almeno in teoria. Tuttavia, questa particolare applicazione presenta alcuni problemi unici.
Innanzitutto, ogni display è separato dal suo vicino sul pannello solo di pochi millimetri. In secondo luogo, il display è costituito da una pila di materiali eterogenei, ognuno dei quali può avere caratteristiche di taglio diverse. Infine, il display è un dispositivo elettronico piuttosto fragile. Il calore o altri fattori che causano la completa separazione fisica degli strati possono danneggiare il display.
I laser CO2 sono adatti per ottimizzare le operazioni di taglio entro tutti questi vincoli. Questi laser producono luce infrarossa ad alta potenza che viene ben assorbita dai vari materiali nello stack OLED, consentendo a ogni strato di essere tagliato in modo efficiente. Inoltre, il taglio non produce detriti, quindi non influisce sull'aspetto o sulla funzionalità del display e non sono necessarie ulteriori fasi di produzione per rimuovere i detriti.
Per il taglio di celle di visualizzazione e polarizzatori, in genere si usa un sistema di scansione di precisione ad alta velocità per fornire un fascio di CO2 focalizzato. Ciò fornisce la produttività richiesta, producendo tagli dritti con larghezze di taglio strette.
Il taglio CELL comporta molteplici livelli di problemi
Tuttavia, l'elevata potenza laser, pur consentendo un taglio rapido, ha un lato negativo. Questo perché il taglio laser a infrarossi CO2 utilizza un meccanismo termico. Vale a dire, riscalda il materiale fino a farlo vaporizzare. Durante il processo di taglio, così tanto calore entra nella parte che appare una grande zona interessata dal calore, che può danneggiare i circuiti del display.
Inoltre, sia lo strato inferiore che quello superiore dei display OLED flessibili sono realizzati in materiali polimerici. Durante il taglio, la plastica viene riscaldata e parte del materiale si scioglie ma non evapora. Il materiale fuso scorre e si risolidifica in una "perlina", che si traduce in bordi leggermente spessi.
Questi bordi spessi possono causare problemi nelle fasi di produzione successive, specialmente quando un polarizzatore che migliora il contrasto viene aggiunto sopra il display OLED. Questo polarizzatore viene anche tagliato con un laser CO2 e soffre dello stesso problema di ispessimento dei bordi.
Quando le due parti vengono laminate insieme, il bordo più spesso può causare bolle o spazi vuoti tra gli strati, il che costituisce un difetto grave.
I laser CO2 modulati rendono il taglio molto migliore
Per evitare bordi spessi durante il taglio, Coherent ha sviluppato un laser CO2 modulato. Questo laser accende e spegne il raggio molto rapidamente. Pur continuando a fare affidamento su calore sufficiente per vaporizzare il materiale, il laser non rimane acceso per molto tempo, quindi il calore non viene condotto lontano nel substrato per fondere il materiale lì, ma il calore non viene nemmeno completamente eliminato.
Esistono due modi diversi per modulare un laser a CO2. Uno è usare un laser che produce un output continuo e poi tagliarlo in impulsi con un modulatore di luce esterno. Questo è l'approccio adottato dal laser DIAMOND Cx10LDE+ di Coherent, che è ora ampiamente utilizzato nel settore FPD per il taglio di celle di visualizzazione e polarizzatori.
Uno dei motivi per cui il CX10-LDE+ è così ampiamente utilizzato è che il modulatore è integrato direttamente nel laser. Ciò ci consente di integrare completamente il laser e l'elettronica di controllo dei dati per ottimizzare le prestazioni complessive del sistema. Ciò è fondamentale per ottenere la precisione di controllo degli impulsi e la stabilità di potenza richieste per ottenere la coerenza e la ripetibilità del processo richieste dai produttori di FPD.
Il secondo modo per modulare un laser a CO2 è usare un Q-Switch. In questo approccio, un modulatore viene posizionato all'interno del risonatore laser e il laser viene fatto funzionare in modalità pulsata (piuttosto che continua). Ciò ha un impatto significativo sul modo in cui funziona il laser. Quindi, mentre un alimentatore esterno fornisce larghezze di impulso di microsecondi, Q-Switch produce larghezze di impulso di nanosecondi più brevi e aumenta anche significativamente la potenza di picco dell'impulso.
Questi impulsi più brevi riducono ulteriormente la zona interessata dal calore e forniscono anche maggiore precisione e controllo sul processo di taglio. Di conseguenza, molti produttori di FPD stanno passando a questa tecnologia. Il DIAMOND Cx-10LQS+ di Coherent è uno dei pochi laser CO2 Q-Switch sul mercato.
L'affidabilità porta risparmi sui costi
Un altro motivo per cui i laser Coherent sono così popolari per il taglio di celle di visualizzazione e polarizzatori è la loro lunga durata, l'elevata affidabilità e l'infrastruttura di assistenza globale. Oggi, i produttori di FPD producono un numero enorme di prodotti ogni giorno senza interruzioni. I tempi di fermo della produzione per riparare o sostituire i laser possono avere un impatto enorme sulla resa e sui costi. I laser Coherent hanno una lunga durata, in genere tra 10,000 e 20,000 ore, il che garantisce che FPD di alta qualità possano essere prodotti ininterrottamente. E quando il laser deve essere sostituito, l'inventario globale e il team di assistenza rapida di Coherent possono garantire che possa essere sostituito il prima possibile.
