世界上的大型顯示屏制造商每日產量超百萬，這要求生產工藝具備高速吞吐率。在顯示面板制造周期的第一階段，工藝是在可容納數百個顯示屏的玻璃基板上執行的。因此，在準分子激光退火 (ELA) 和激光剝離 (LLO) 等步驟中，能夠一次性同時處理玻璃基板上的所有顯示屏。但是當大尺寸基板被分成 “Cell” 時，情況會發生變化。因為Cell 切割操作無法在整個面板上同時進行，而是需要按部就班執行一系列操作。當然，制造商不希望 Cell 切割成為生產瓶頸。此工藝必須與生產流程的其余環節保持節拍。

優質的切割工藝

理論上講，薄型柔性OLED顯示屏切割有多種方法，但實踐中存在獨特問題。

首先，基板上每個顯示屏與相鄰顯示屏僅相隔幾毫米。其次，顯示屏的結構是由一堆異構材料組合而成，每種材料的切割特性可能不同。最后，顯示屏是相對精密且脆弱的電子設備，其組成的不同膜層，可能會因熱量或其他因素影響導致物理上的分離，從而對顯示屏造成損傷。

在所有上述條件的限制下，CO2 激光器提供了優化切割工藝的最佳手段。這些激光器產生的高功率紅外光會被 OLED 結構中的各種材料很好地吸收，這就意味著，每一層都能夠得到有效切割。而且，這些激光器在切割工藝中不會產生任何碎屑，從而避免對顯示屏外觀或功能可能造成的影響，或是需要引入額外步驟才能去除這類碎屑。

在 Cell 和偏光片切割工藝中，通常利用高速、精密的掃描系統來傳送聚焦的 CO2 光斑。這樣做可以提供所需的吞吐率，并能實現切口寬度較窄的直線切割。

Cell 切割涉及多個膜層

不過，能夠實現快速切割的高功率激光也會帶來一些負面作用。這是因為，CO2 激光器發出的紅外光可用于切割的原理是基于熱效應。也就是說，激光會對材料進行加熱直到材料氣化。在切割過程中，如果在部件上施加過多熱量，會產生較大的熱影響區，進而損壞顯示屏電路。

此外，柔性 OLED 顯示屏的底部和頂部膜層都是聚合物材質。如果這種塑料在切割過程中被過度加熱，材料中的一部分會被熔融但不會氣化。然后，它往往會流動并重新凝固成“珠子”形狀，從而在膜層邊緣處導致略厚的“唇緣”。

這個“唇緣”在后續生產步驟中會帶來問題，特別是在 OLED 顯示屏頂部貼附偏光片時問題更為突出。這種偏光片用于抑制環境光反射從而增強顯示對比度，也采用 CO2 激光器做切割，因此可能會遇到相同的邊緣增厚問題。

示意圖說明了使用連續二氧化碳激光器切割顯示屏單元板時的問題

在將這兩部分膜層壓合到一起時，邊緣的唇緣會在膜層之間產生氣泡或間隙。這是我們非常不希望發生的情況。

調制型 CO2 激光器切割

避免在切割邊緣產生唇緣的方法是對 CO2 激光器進行調制，這意味著要實現激光束的快速打開和關閉。這樣，激光作用產生的熱量仍然足以使材料氣化。但又不會讓激光加熱過程持續太長時間，從而導致熱量傳導深入到基板內部，這種熱量會熔融基板內部的材料，而不是完全去除。

有兩種不同的方法可以調制 CO2 激光器。第一種方法，是采用輸出連續波的激光器，然后使用外部聲光調制器將其切成脈沖。Coherent DIAMOND Cx-10LDE+ 就是這種方案，目前在平板顯示行業，它是 Cell 和偏光片切割工藝中最熱門的激光器型號。

Cx-10LDE+ 被如此廣泛使用的一個重要原因是其中內置了調制器。通過這種方法，我們能夠把激光器和調制器完全集成在一起，從而優化系統的整體性能。這對于達到高精度的脈沖控制和功率穩定性至關重要，顯示面板制造商要求工藝具備極高的一致性和可重復性，上述性能是實現該目標的關鍵前提。

調制 CO2 激光器的第二種方法是 Q 開關。在這種方法中，調制器置于激光諧振腔內部，以便激光器以脈沖模式(而不是連續模式)運行。這讓激光器的工作模式發生了很大變化。因此，外部調制器的引入可以使激光器輸出微秒級寬度脈沖，Q 開關方案則能夠產生更窄的納秒級寬度脈沖，而且還能顯著增加峰值脈沖功率。

這些更短的脈沖可進一步縮小熱影響區，還能夠實現更高的精度以及更好地控制切割工藝。因此，許多顯示面板制造商正在轉向采用這種技術。Coherent DIAMOND Cx-10LQS+ 是市面上唯一一款 Q 開關 CO2 激光器。

審核編輯 黃宇