激光在柔性屏制造中的应用

来源:激光制造商情    关键词:柔性屏, 激光技术,    发布时间:2019-04-15

设置字体:

2019年除了5G技术,柔性可折叠屏幕也成为今年手机行业的热门话题。近日,手机厂商三星、华为先后分别发布了Galaxy FoldHUAWEI Mate X折叠屏手机,而柔宇科技和小米先后展示了正在研发的可折叠手机真机。另一边,OPPO与华为则显得更加含蓄,二者表示把可折叠手机均保留在MWC 2019(世界移动大会)上发布。苹果虽然没有直接“参战”,但也一直暗自在布局可折叠手机的相关技术。据CNET报道,苹果日前再一次更新了一项关于可折叠iPhone的专利,它展示了使用折叠屏幕的各种方式……

折叠手机的出现,打破了手机和平板的界限,同时还支持5G应用,这也标志着电子信息产业的里程碑式变革到来。折叠屏手机新性能对生产加工工艺也产生了更高的要求。其中,约70%的手机加工链和制造环节都用到了多种不同的激光工艺。 

在柔性OLED生产过程中,激光加工对各段制程起着至关重要的作用,并且激光以其灵活高效成为柔性化生产线的首选。目前,柔性屏及各种可穿戴电子已经成了消费电子行业的趋势之一,柔性材料的多层结构,使得加工柔性材料成了高精尖的难题。随着超快激光技术的成熟、成本的降低,使其激发在加工柔性材料中的应用潜力。 



柔性显示面板生产中的激光剥离工艺


在柔性幕方面,LLO激光取下技术是将柔性PI基底和玻璃背板剥离的关键工序。在OLED全制程中,激光修复技术可以有效提高面板制造良率。以上这些,都是激光技术在OLED面板制造中的应用。

柔性显示面板或超薄半导体晶片批量生产的常规方法为:先在涂覆聚合物的刚性玻璃载体上刻写电路,并在最终工艺步骤中将器件从载体上剥离。其技术方案为——将紫外准分子激光器的线光束透过玻璃基板载体,照射在聚合物层上。 

由于激光的波长很短,材料对激光的吸收率很高,只有紧邻玻璃基板的聚合物被蒸发,从而实现了基板与器件的分离。采用308nm准分子激光器进行激光剥离时,激光脉宽约为25ns,需要的能量密度约为200J/cm2。此外,由于激光波长较短,吸收率很高,剥离过程中无需制备额外的过渡层来增强激光吸收。


激光剥离工艺是更好的选择 

实践证明,许多常规的刚性载体分离技术并不适合用于规模化生产。例如,机械剥离技术和化学蚀刻工艺,其生产效率低,局限性大,而且生产良率也不高。甚至,后一种方法还会对环境产生危害。 

相比之下,激光剥离工艺则是更好的选择。为了将激光吸收限制在聚合物与玻璃载体界面附近,该工艺要求使用波长尽量短的激光(波长短于350nm)。由于准分子激光器具有波长短(激光剥离工艺中常用的是308nm以及248nm)、能量和功率高的特点,因此在精密微电子器件生产中,采用准分子激光器进行激光剥离,不仅良率高,而且产量大,完全可以满足微电子市场的批量化生产需求。

事实上,短波长准分子激光器系统配合高质量的线光束光学器件,对于批量化生产而言是至关重要的:激光剥离技术通常用于高价值元器件的制备;激光剥离工艺位于一系列高成本工艺步骤之后;激光剥离工艺是许多高价值元器件和相应的零部件制备的核心技术;在柔性屏的制备中,激光剥离工艺1% 的不良率,就会造成每年高达数百万美元的利润损失。 

柔性屏激光切割工艺技术 

折叠屏手机从原来一块玻璃屏幕变成了两块玻璃屏幕,玻璃的用量翻了一倍。采用传统的机加方式切割玻璃容易发生崩边、裂纹等问题。相较之下,激光切割工艺采用非接触式加工方式,适用于薄玻璃及超薄玻璃加工,具备可实现异形切割,具有切割边缘崩边小、精度高等优点,且大幅提高了工件良率及加工效率。 

随着OLED柔性显示技术大势已定,越来越多的激光企业开始布局新战略:

据了解,相干公司推出了新一代具有高脉冲重复频率的超短脉冲激光器HyperRapid NX,可在最高1,600 kHz的重复频率下提供30W的紫外光平均功率,从而成为OLED切割应用的标杆。

大族显示与半导体自主研发的国内首台柔性OLED激光切割设备在6月正式投产,这款设备集分切、倒角、检测于一体,主要应用于OLED高分子聚合材料的激光切割,推动了柔性显示技术的快速发展。


华工激光研发了一款OLED面板玻璃异形全自动切割机配有皮秒激光器,专为OLED面板的快速切割而开发,并集成自动化光学检测/超声波裂片等工艺,适用于批量化生产。


结语:随着手机行业发展需求不断变化,激光加技术为适应变化也在面临着更新升级。由于柔性屏生产工艺中大量使用固体激光器(DPSS),未来几年国内新建柔性屏生产线的投入将达 3000 亿元,这将产生大量新增固体激光器需求,同时也激发着激光在柔性屏制造中的应用潜力。

文稿/ cici