超快激光器在显示屏制造中的应用：柔性 OLED 异形切割及钻孔

　　行业现状：切割并非易事

　　在完成手机或平板电脑组装工序之前，必须从 Cell 单元中切割出单个显示屏。此外，许多设计需要在显示屏的某些位置钻孔。这通常是为了露出摄像头或其他传感器。并且，有时还需要仅在特定区域有选择性地去除某些膜层。这是为了容纳位于显示屏下方但不需要通孔的指纹传感器。

　　这些工艺称为异形切割及钻孔。它们要求极高，主要是由于以下几个原因。首先，这些工艺是在接近成品的显示屏上进行的，几乎所有成本都已经包含在其中了。您肯定不想在这个阶段报废任何部件!

　　其次，这些工艺需要以极高机械精度来完成。也就是说，对工艺偏差和可重复性有非常严苛的要求。这对于避免在组装工序中出现问题很有必要。目前，大多数手机的显示屏几乎覆盖了设备的整个正面，周围是一个非常窄的边框。如果显示屏切大了，就不能正好嵌入边框。如果切小了，边缘会出现间隙。此外，所有孔都需要与它们后面的组件(例如摄像头)正确对齐。

　　这些切割工艺另一个真正的关键之处在于它们产生的“热影响区” (HAZ)。HAZ 是靠近切割边缘的区域，在这个区域内由切割工艺产生的热量可能会影响到显示屏电路结构，或产生气泡、裂纹和其他缺陷。这些缺陷可能表现为肉眼可见的显示不良区域。或者，对于可折叠手机来说，它们可能最终会导致形成裂纹或使裂纹不断扩大。

　　对典型手机显示屏来说，异形切割工艺允许的最大 HAZ 可能是 100 µm。对于可折叠显示屏，则可能是 50 µm。对于钻孔工艺，允许的最大 HAZ 常常会低于 20 µm。

　　当然，我们是否忘了提及，异形切割工艺必须足够快，需要尽量在几秒钟内完成?这是因为切割工艺必须与其他生产步骤保持节拍，并满足移动设备制造商要求的极高吞吐率。

　　解决方案：超短脉冲激光器

　　超短脉冲激光器是柔性 OLED 异形切割的理想之选。

　　对于显示屏切割，只有一种激光器可以满足每项要求。这就是超短脉冲(USP)激光器，它以非常高的重复频率运行，并输出紫外光。让我们来了解一下为什么这些特性如此重要。

　　之所以要用 USP 激光器，是因为要在几秒钟内完成厚度 0.5 mm 的显示屏切割，USP激光器产生的 HAZ 比任何其他类型激光器都要小。一般来说，HAZ 会随着脉冲宽度变短而变小。因此，飞秒 USP 激光器的 HAZ 可以达到 10 µm 以下，而皮秒 USP 激光器通常可以达到 30 µm 以下。

　　但也不是那么绝对。实际的 HAZ 差异并不总是像理论所表明的那样明显。切割速度、成本和其他考虑因素都会影响到哪款激光器“更适合”某个特定的应用。

　　因此，皮秒和飞秒激光器目前都在生产中用于异形切割及钻孔。不同的手机制造商往往有其“更中意”的技术路线。这通常取决于 HAZ 要求，以及他们使用特定类型激光器的经验和感受。

　　异形切割及钻孔都需要配合使用振镜。并且激光器必须沿着同一路径切割多次才能完全切下显示屏。这使得重复频率变得非常重要，它可直接体现为切割速度。如果两台激光器使用相同的脉冲能量，重复频率较高的激光器可以实现更快的切割速度。

　　最后，基于以下几个原因，紫外输出也是其优势所在。首先，显示屏是由多层异质材料堆叠而成的，相较于更长波长的激光，这些材料对于紫外光的吸收更均匀。这就意味着，每层材料不论其成分，都会得到一致的切割。

　　与更长波长的激光相比，紫外光还可以聚焦到更小的光斑尺寸(由于衍射)。这增加了焦点光斑的能量密度，意味着每次脉冲可以去除更多材料。从而加快了切割速度。此外，紫外光允许光学系统以更大的焦深工作。这使得切割工艺对工件高度或厚度的微小变化有更好的容差。