超快激光器在 OLED 切割中的應用

來源:榮格國際工業激光商情    關鍵詞:激光, 超快激光器, 激光技術,    發布時間:2019-11-04

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前言
 
OLED又名有機發光二極管(OrganicLight Emitting Diode),是華裔科學家鄧青云1979年發現的。其原理是在兩電極之間夾上有機發光層,當正負極電子在此有機材料中相遇時就會發光。OLED結構原理如圖1所示,OLED顯示屏由相對較薄而復雜的異構材料堆疊而成,其中大部分材料熱敏性較高,且全部沉積于聚合物基板上。具體而言,OLED包含一層硅基薄膜晶體管(TFT)、多層活性有機材料、一層透明銦錫氧化物(ITO)導體以及其他半導體和聚合物材料(例如PET或聚酰亞胺)。
 
圖 1. OLED 結構原理圖
 
相對于LCD、PDP來說,OLED具有響應時間快、發光效率高、色彩清晰、藍光少等優點,特別是超薄、可彎曲性的特性使得OLED廣泛的應用于電視、智能手機、智能穿戴、VR、汽車顯示、汽車照明燈等。
 
2007年,蘋果推了第一款智能手機iPhone,從而引領了智能手機浪潮興起,全球消費電子組件企業快速發展。但從2015年開始,手機進入到存量時代,消費者的基本使用需求已被滿足,性能、審美和差異化等個性化特點成為手機爭奪的焦點。配備柔性OLED屏幕的手機產品,往往會因其高分辨率畫面、無拖影、無卡頓等卓越的顯示性能而受到歡迎。即使是手機市場需求疲軟,OLED顯示技術反而越來越受歡迎,新產品、新產能的出現推出、產量的不斷增加等,均為柔性OLED顯示屏帶來了新的機遇。根據IHS的統計數據顯示,OLED在智能手機市場的滲透率一直呈上升趨勢,目前已經從2016年的40.8%上升到2018年的45.7%。該數字預計將在2019年達到50.7%,相當于207億美元的總收入。作為新技術,在未來的一段時間里OLED市場份額會進一步的擴大。同時隨著國內數條OLED生產線的相續投產,對OLED的切割加工設備的需求將快速提升。
 
OLED的切割加工方法
 
刀輪切割在玻璃切割中的應用由來已久,具有加工方式簡單并能有效斷裂、成本較為低廉等優點,廣泛的應用于玻璃切割、LCD切割、珠寶加工等領域。刀輪切割機采用三軸運動系統,XY軸運動來確定機器的行走位置,旋轉軸用來控制刀具的角度,利用氣壓與彈簧協同控制下刀量。在壓力作用下,以刀輪在玻璃上劃線,在玻璃表面形成微裂紋,在錯位機械力的作用下,縱向微裂紋貫穿整個玻璃的厚度,玻璃斷裂,玻璃切割完成。
 
刀輪切割可適用于傳統的剛性OLED,但是對目前流行的柔性OLED不適合。不同于用玻璃基板的剛性OLED,柔性OLED一般采用PI(聚酰亞胺)作為下基板(代替剛性OLED中的玻璃基板)、使用薄膜封裝(TFE)代替玻璃封裝。近年來隨著超薄玻璃的發明,超薄玻璃由于其更佳的保護作用在柔性OLED行業備受關注。但是無論是PI或者超薄玻璃,對其只能選擇超快激光器(脈寬小于15皮秒)來進行冷加工。
 
超快激光器由于其超短的脈沖寬度使得其峰值功率能輕松地達到億瓦圖2.列舉了我們30瓦皮秒紫外激光器的功率穩定性和光斑性能參數。量級,任何物質在其作用下都會瞬間變成等離子體從而不能將熱傳遞給周邊的材料所以產生的熱影響區會非常小。同時由于激光加工是非接觸加工方式,無機械應力,有機材料、薄玻璃及超薄玻璃均可加工。一般來說,脈寬越短熱影響區越小,換言之加工的質量越好,所以飛秒的效果會比皮秒好。對于由純粹有機材料(如PI)組成的柔性OLED,使用的激光波長最好選擇紫外波段以更進一步地降低熱影響區。飛秒紫外激光器從理論上來講能達到最好的效果但是從成本考慮飛秒紅外和皮秒紫外會是性價比較好的選擇。
 
圖 2. 列舉了我們 30 瓦皮秒紫外激光器的功率穩定性和光斑性能參數。
 
凱普林為OLED加工量身定做激光器
 
天津凱普林激光科技有限公司成立于2017年,是一家致力于開發生產飛秒和皮秒激光器的高科技企業,公司管理團隊有20多年美國高科技公司研發管理和生產管理的經驗。現有員工中碩士及以上學歷的占60%。技術力量雄厚、管理經驗豐富。短短2年時間內我們相續推出10多款工業級皮秒和飛秒激光器,并得到行業客戶的認可和好評。目前我們有批量生產的10瓦-100瓦各個功率段的皮秒紅外激光器,并在此基礎上倍頻得到皮秒綠光和皮秒紫外激光器。詳細參數請見表1。所有激光器帶PSO功能。
 
表 1. 凱普林皮秒激光器種類和參數
 
天津凱普林的皮秒激光器采用自主研發的光纖種子加固體放大,具有結構緊湊、光束質量好、功率和脈沖能量穩定、抗震能力強、安裝和使用方便等優點,廣泛的應用于玻璃、藍寶石、LED、OLED等行業中。該款皮秒激光器配合成絲切割、多焦點隱形切割工藝,與材料作用時間短、瞬間能量高,使電子吸收和運動方式發生變化,避免激光線性吸收、能量轉移和擴束等影響,減少了切割邊緣的熱影響,防止崩邊、凸緣等不良現象的產生。
 
除皮秒外,我們還提供高穩定性的采用全光纖結構的飛秒紅外激光器和飛秒紫外激光器。目前紅外激光器有50瓦50微焦耳和10瓦10微焦耳兩款產品,脈沖寬度一般在300飛秒左右。并在此基礎上加倍頻模塊得到需要的短波長。
 
展望
 
隨著物聯網和5G技術的不斷發展,OLED具有很多先天的優勢,特別是高強度、輕薄以及柔性的特點,使得OLED從最初的手機屏幕應用逐步擴展到筆記本、可穿戴設備、VR、汽車顯示等行業,應用場景的擴展帶來了超快激光微加工應用需求海量的增加,將會給超快激光的發展帶來新的推動力。
 
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