Os lasers de CO2 podem cortar "células" de exibição e polarizadores nas velocidades e qualidade de borda necessárias para uma produção de alto volume e com boa relação custo-benefício.
Os maiores fabricantes de displays do mundo produzem mais de 1 milhão de displays por dia. Esse volume massivo requer um processo de produção extremamente rápido.
Nos estágios iniciais da produção, essa capacidade de produção rápida é relativamente fácil de ser alcançada. A razão para isso é que as primeiras etapas do ciclo de produção do FPD são realizadas em um substrato de vidro-mãe contendo mais de 100 displays. Isso permite que etapas como ELA e LLO processem todos os displays no vidro-mãe simultaneamente em uma única operação.
No entanto, a situação muda quando o painel grande é dividido em "células". Isso significa que ele é cortado em displays individuais e, às vezes, vários displays. Por natureza, essa operação de corte de células não pode ser realizada simultaneamente em todo o painel. É uma série de operações.
Claro, os fabricantes não querem que o corte de células se torne um gargalo de produção. O processo ainda deve ser sincronizado com o resto do processo de produção.
Corte super suave
Displays finos e flexíveis de diodos orgânicos emissores de luz (OLED) podem ser facilmente cortados usando uma variedade de métodos diferentes, pelo menos em teoria. No entanto, esta aplicação em particular apresenta alguns problemas únicos.
Primeiro, cada display é separado de seu vizinho no painel por apenas alguns milímetros. Segundo, o display é feito de uma pilha de materiais heterogêneos, cada um dos quais pode ter características de corte diferentes. Finalmente, o display é um dispositivo eletrônico bastante frágil. Calor ou outros fatores que fazem com que as camadas se separem completamente fisicamente podem danificar o display.
Os lasers de CO2 são adequados para otimizar as operações de corte dentro de todas essas restrições. Esses lasers produzem luz infravermelha de alta potência que é bem absorvida pelos vários materiais na pilha OLED, permitindo que cada camada seja cortada com eficiência. Além disso, o corte não produz nenhum resíduo, portanto, não afeta a aparência ou a função do display, e não há necessidade de etapas de produção adicionais para remover os resíduos.
Para corte de célula de exibição e polarizador, um sistema de varredura de alta velocidade e precisão é normalmente usado para fornecer um feixe de CO2 focado. Isso fornece a taxa de transferência necessária, produzindo cortes retos com larguras de corte estreitas.
O corte de células envolve vários níveis de problemas
No entanto, a alta potência do laser, embora permita um corte rápido, tem uma desvantagem. Isso ocorre porque o corte infravermelho a laser de CO2 usa um mecanismo térmico. Ou seja, ele aquece o material até que ele vaporize. Durante o processo de corte, tanto calor entra na peça que uma grande zona afetada pelo calor aparece, o que pode danificar o circuito do display.
Além disso, tanto a camada inferior quanto a superior dos displays OLED flexíveis são feitas de materiais poliméricos. Durante o corte, o plástico é aquecido e parte do material derrete, mas não vaporiza. O material derretido flui e se solidifica novamente em uma "conta", o que resulta em bordas ligeiramente grossas.
Essas bordas grossas podem causar problemas em etapas de produção subsequentes, especialmente quando um polarizador de contraste é adicionado na parte superior do display OLED. Esse polarizador também é cortado com um laser de CO2 e sofre do mesmo problema de espessamento de bordas.
Quando as duas partes são laminadas juntas, a borda mais grossa pode causar bolhas ou lacunas entre as camadas, o que é um defeito sério.
Os lasers de CO2 modulados tornam o corte muito melhor
Para evitar bordas grossas ao cortar, a Coherent desenvolveu um laser de CO2 modulado. Este laser liga e desliga o feixe muito rapidamente. Embora ainda dependa de calor suficiente para vaporizar o material, o laser não fica ligado por muito tempo, então o calor não é conduzido para dentro do substrato para derreter o material ali, mas o calor também não é completamente eliminado.
Há duas maneiras diferentes de modular um laser de CO2. Uma é usar um laser que produz uma saída contínua e então cortá-la em pulsos com um modulador de luz externo. Essa é a abordagem adotada pelo laser DIAMOND Cx10LDE+ da Coherent, que agora é amplamente usado na indústria de FPD para cortar células de exibição e polarizadores.
Um dos motivos pelos quais o CX10-LDE+ é tão amplamente usado é que o modulador é construído diretamente no laser. Isso nos permite integrar totalmente o laser e a eletrônica de controle de dados para otimizar o desempenho geral do sistema. Isso é essencial para atingir a precisão de controle de pulso e a estabilidade de potência necessárias para atingir a consistência e repetibilidade do processo que os fabricantes de FPD exigem.
A segunda maneira de modular um laser de CO2 é usar um Q-Switch. Nessa abordagem, um modulador é colocado dentro do ressonador de laser e o laser é operado em modo pulsado (em vez de contínuo). Isso tem um impacto significativo na maneira como o laser opera. Então, enquanto uma fonte de alimentação externa fornece larguras de pulso de microssegundos, o Q-Switch produz larguras de pulso de nanossegundos mais curtas e também aumenta significativamente a potência de pulso de pico.
Esses pulsos mais curtos reduzem ainda mais a zona afetada pelo calor e também fornecem maior precisão e controle sobre o processo de corte. Como resultado, muitos fabricantes de FPD estão migrando para essa tecnologia. O DIAMOND Cx-10LQS+ da Coherent é um dos poucos lasers de CO2 Q-Switch do mercado.
Confiabilidade traz economia de custos
Outro motivo pelo qual os lasers Coherent são tão populares para corte de células de exibição e polarizadores é sua longa vida útil, alta confiabilidade e infraestrutura de serviço global. Hoje, os fabricantes de FPD produzem um grande número de produtos todos os dias sem interrupção. O tempo de inatividade da produção para consertar ou substituir lasers pode ter um grande impacto no rendimento e no custo. Os lasers Coherent têm uma longa vida útil, normalmente entre 10.000 e 20.000 horas, o que garante que FPDs de alta qualidade possam ser produzidos continuamente. E quando o laser precisa ser substituído, o inventário global e a equipe de serviço de resposta rápida da Coherent podem garantir que ele possa ser substituído o mais rápido possível.
