CO2 レーザーは、コスト効率の高い大量生産に必要な速度とエッジ品質でディスプレイ「セル」と偏光子を切断できます。
世界最大のディスプレイメーカーは、1 日に 100 万台以上のディスプレイを生産しています。この膨大な量には、極めて高速な生産プロセスが必要です。
生産の初期段階では、この迅速な生産能力は比較的簡単に実現できます。その理由は、FPD 生産サイクルの最初のステップが、100 個以上のディスプレイを含むマザー ガラス基板上で実行されるためです。これにより、ELA や LLO などのステップで、マザー ガラス上のすべてのディスプレイを 1 回の操作で同時に処理できます。
しかし、大きなパネルが「セル」に分割されると状況は変わります。つまり、個々のディスプレイ、場合によっては複数のディスプレイにカットされることになります。本来、このセルカット操作はパネル全体で同時に実行することはできません。一連の操作です。
もちろん、製造業者はセル切断が生産のボトルネックになることを望んでいません。そのプロセスは、生産プロセスの残りの部分と同期されていなければなりません。
非常に優しいカット
薄くて柔軟な有機発光ダイオード (OLED) ディスプレイは、少なくとも理論上は、さまざまな方法で簡単に切断できます。ただし、この特定の用途には、いくつかの特有の問題があります。
まず、各ディスプレイはパネル上で隣のディスプレイとわずか数ミリしか離れていません。次に、ディスプレイは異質な材料の積み重ねで作られており、それぞれの材料の切断特性が異なる場合があります。最後に、ディスプレイは非常に壊れやすい電子デバイスです。熱やその他の要因により層が物理的に完全に分離すると、ディスプレイが損傷する可能性があります。
CO2 レーザーは、これらすべての制約内で切断作業を最適化するのに最適です。これらのレーザーは、OLED スタック内のさまざまな材料によく吸収される高出力の赤外線を生成し、各層を効率的に切断できます。さらに、切断によって破片は発生しないため、ディスプレイの外観や機能に影響はなく、破片を除去するための追加の製造手順も必要ありません。
ディスプレイ セルと偏光板の切断では、通常、高速で高精度のスキャン システムを使用して、集中した CO2 ビームを照射します。これにより、必要なスループットが得られ、狭い切り口幅でまっすぐな切断が実現します。
細胞切断には複数のレベルの問題が伴う
しかし、レーザー出力が高いと、切断が速くなりますが、欠点もあります。これは、CO2 レーザー赤外線切断では熱メカニズムが使用されるためです。つまり、材料を蒸発するまで加熱します。切断プロセス中に、部品に大量の熱が入り込み、大きな熱影響部が現れ、ディスプレイ回路が損傷する可能性があります。
さらに、フレキシブル OLED ディスプレイの下部と上部の層は両方ともポリマー材料で作られています。切断中にプラスチックが加熱され、材料の一部が溶けますが、蒸発しません。溶けた材料は流れて「ビーズ」に再固化し、エッジがわずかに厚くなります。
これらの厚いエッジは、特にコントラストを高める偏光板が OLED ディスプレイの上に追加されたときに、その後の製造工程で問題を引き起こす可能性があります。この偏光板も CO2 レーザーで切断され、同じエッジの厚化の問題に悩まされます。
2 つの部品を積層すると、厚い方の端によって層間に気泡や隙間が生じる可能性があり、これは重大な欠陥となります。
変調CO2レーザーにより切断性能が大幅に向上
切断時に厚いエッジを回避するために、コヒレントは変調 CO2 レーザーを開発しました。このレーザーは、ビームのオン/オフを非常に高速に切り替えます。材料を蒸発させるのに十分な熱に依存しながらも、レーザーのオン時間はそれほど長くないため、熱は基板の奥深くまで伝導されず、そこで材料が溶けることもありませんが、熱が完全に除去されることもありません。
CO2 レーザーを変調する方法は 2 つあります。1 つは、連続出力を生成するレーザーを使用し、外部光変調器でそれをパルスにカットする方法です。これは、現在 FPD 業界でディスプレイ セルや偏光子のカットに広く使用されている Coherent 社の DIAMOND Cx10LDE+ レーザーで採用されているアプローチです。
CX10-LDE+ が広く使用されている理由の 1 つは、変調器がレーザーに直接組み込まれていることです。これにより、レーザーとデータ制御エレクトロニクスを完全に統合して、システム全体のパフォーマンスを最適化できます。これは、FPD メーカーが要求するプロセスの一貫性と再現性を達成するために必要なパルス制御精度と電力安定性を実現するために不可欠です。
CO2 レーザーを変調する 2 番目の方法は、Q スイッチを使用することです。この方法では、変調器がレーザー共振器内に配置され、レーザーはパルス モード (連続モードではなく) で動作します。これは、レーザーの動作方法に大きな影響を与えます。したがって、外部電源はマイクロ秒単位のパルス幅を提供しますが、Q スイッチはより短いナノ秒単位のパルス幅を生成し、ピーク パルス電力も大幅に増加します。
パルスが短くなると、熱影響部がさらに減少し、切断プロセスの精度と制御性も向上します。その結果、多くの FPD メーカーがこの技術に移行しています。Coherent 社の DIAMOND Cx-10LQS+ は、市場で数少ない Q スイッチ CO2 レーザーの 1 つです。
信頼性がコスト削減をもたらす
コヒーレント レーザーがディスプレイ セルや偏光板の切断に非常に人気があるもう 1 つの理由は、長寿命、高信頼性、およびグローバルなサービス インフラストラクチャです。現在、FPD メーカーは、毎日、中断することなく膨大な数の製品を生産しています。レーザーの修理や交換のための生産停止は、歩留まりとコストに大きな影響を与える可能性があります。コヒーレント レーザーの寿命は長く、通常 10,000 ～ 20,000 時間であるため、高品質の FPD を継続的に生産できます。レーザーの交換が必要になった場合、コヒーレントのグローバル在庫および迅速対応サービス チームが、できるだけ早く交換できるようにします。
