디스플레이 제작에서의 레이저: 셀 및 편광판 절단
CO2 레이저만이 비용 효율적인 대량 생산에 필요한 속도와 모서리 품질로 디스플레이 "셀"과 편광판을 절단할 수 있습니다.
2022년 8월 15일, Coherent
세계 최대의 디스플레이 제조업체는 매일 백만 개 이상의 디스플레이를 생산합니다. 이를 수행하기 위해서는 초고속 생산 공정이 필요합니다.
이 빠른 처리량은 초기 생산 단계에서 더 쉽게 달성할 수 있습니다. FPD 생산 주기의 첫 번째 파트는 100개 이상의 디스플레이를 포함하는 마더 유리 패널에서 수행되기 때문입니다. 이렇게 하면 ELA 및 LLO와 같은 단계에서 단일 작업으로 마더 유리의 모든 디스플레이를 동시에 처리할 수 있습니다.
그러나 그 큰 패널이 "셀"로 분리되면 상황이 바뀝니다. 이것은 개별 디스플레이로 절단하거나 때로는 몇 개의 그룹으로 절단하는 것을 의미합니다. 특성상 이 셀 절단 작업은 전체 패널에서 동시에 수행될 수 없습니다. 이는 연속된 작업입니다.
물론 제조업체는 셀 절단이 생산 병목 현상이 되는 것을 원하지 않습니다. 이 공정은 여전히 나머지 생산 흐름과 속도를 맞춰야 합니다.
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가장 적절한 절단
적어도 이론적으로 얇고 유연한 OLED 디스플레이를 절단하는 것은 다양한 방법을 사용하여 쉽게 달성할 수 있습니다. 그러나 이 특정 응용 분야에는 몇 가지 고유한 문제가 있습니다.
첫째, 각 디스플레이는 패널의 인접 디스플레이와 몇 밀리미터만 분리되어 있습니다. 둘째, 디스플레이는 서로 다른 절단 특성을 가질 수 있는 이종 재료의 스택입니다. 그리고 마지막으로 디스플레이는 비교적 섬세한 전자 장비입니다. 그들은 열 또는 다양한 레이어가 물리적으로 모두 분리되도록 하는 다른 어떤 것들에 의해 손상될 수 있습니다.
CO2 레이저는 이러한 모든 제약 내에서 절단을 최적화하는 가장 좋은 방법을 제공합니다. 이 레이저는 OLED 스택의 모든 다양한 재료에 잘 흡수되는 고출력 적외선을 생성하므로 모든 층이 효율적으로 절단됩니다. 또한 디스플레이 모양 또는 기능에 영향을 미치거나 제거하기 위해 추가 생산 단계가 필요할 수 있는 파편을 생성하지 않고 절단합니다.
셀 및 편광판 절단의 경우 집중된 CO2 빔은 일반적으로 고속의 정밀 스캐닝 시스템을 사용하여 전달됩니다. 이것은 필요한 처리량을 제공하고 좁은 절단 폭으로 직선 절단을 생성합니다.
셀 절단은 다층 문제입니다
그러나 빠른 절단을 가능하게 하는 높은 레이저 출력은 너무 좋은 일일 수도 있습니다. CO2 레이저의 적외선이 열 메커니즘에 의해 절단되기 때문입니다. 즉, 증발할 때까지 재료를 가열합니다. 절단하는 동안 부품에 너무 많은 열을 가하면 큰 열 영향부가 생성되어 디스플레이 회로가 손상될 수 있습니다.
또한 연성 OLED 디스플레이의 하층 및 상층 레이어는 모두 폴리머입니다. 절단하는 동안 이 플라스틱을 가열하면 재료의 일부가 녹지만 끓지 않습니다. 그런 다음 "비드"로 흐르고 재응고되는 경향이 있습니다. 이로 인해 모서리에 약간 두꺼운 립이 생성됩니다.
이 립은 특히 OLED 디스플레이 상단에 대비 향상 편광판이 추가될 때 후속 생산 단계에서 문제를 일으킵니다. 이 편광판도 CO2 레이저로 절단되며 모서리가 두꺼워지는 것과 동일한 문제가 발생할 수 있습니다.
Cell cutting is a multi-layer problem
But the high laser power which enables rapid cutting can also be too much of a good thing. This is because the infrared light from the CO2 laser cuts by a thermal mechanism. That is, it heats the material up until it vaporizes. Putting too much heat into the part during cutting can create a large heat-affected zone which damages the display circuity.
Also, both the bottom and top layers of a flexible OLED display are polymers. When this plastic is heated during cutting, some of the material melts but doesn’t boil away. Then, it tends to flow and resolidify in a “bead.” That is a slightly thicker lip on the edge.
This lip creates an issue in subsequent production steps, in particular when a contrast enhancement polarizer is added on top of the OLED display. This polarizer is also CO2 laser cut and could experience the same problem with edge thickening.
CW CO2 레이저를 사용한 디스플레이 셀 절단 문제를 보여주는 개략도
이 두 부품을 함께 라미네이팅하면 모서리 립이 층 사이에 기포 또는 틈을 만들 수 있습니다. 이는 매우 바람직하지 않습니다.
변조된 CO2 레이저는 수준이 더 높습니다
절단 모서리에 립이 생기는 것을 방지하는 방법은 CO2 레이저를 변조하는 것입니다. 즉, 빔을 빠르게 켜고 끄는 것입니다. 이렇게 해도 재료를 기화시키기에 충분한 열이 공급됩니다. 하지만 레이저를 충분히 오래 켜두지는 못하므로 그 열이 물질을 완전히 제거하기보다는 용해시킬 수 있는 기질로 매우 멀리 전파됩니다.
CO2 레이저를 변조하는 방법에는 두 가지가 있습니다. 첫 번째는 연속 출력을 생성하는 레이저를 이용해 외부 음향 광학 변조기를 사용하여 펄스로 자르는 것입니다. 이것이 바로 현재 FPD 산업에서 셀 및 편광판 절단에 가장 널리 사용되는 레이저인 Coherent DIAMOND Cx10LDE+에서 수행된 작업입니다.
CX10-LDE+가 널리 사용되는 이유 중 하나는 모듈레이터가 내장되어 있기 때문입니다. 이 접근 방식을 통해 레이저 및 변조기 제어 전자 장치를 완전히 통합하여 전체 시스템 성능을 최적화할 수 있습니다. 이는 FPD 제조업체가 요구하는 공정 일관성 및 반복성을 달성하는 데 필요한 펄스 제어 및 출력 안정성의 정밀도에 도달하는 데 중요합니다.
CO2 레이저를 변조하는 두 번째 방법은 q-스위칭입니다. 여기에서 변조기는 레이저 공진기 자체 내부에 배치되어 레이저가 펄스(연속이 아닌) 모드로 작동합니다. 이것은 레이저 작동 방식에 큰 차이를 만듭니다. 따라서 외부 변조기가 마이크로초 범위의 펄스 폭을 제공하는 반면 q-스위칭은 훨씬 더 짧은 나노초 영역 펄스 폭을 생성하고 피크 펄스 전력을 극적으로 증가시킵니다.
이러한 더 짧은 펄스는 열 영향부를 훨씬 더 줄이고 절단 공정에 대한 정밀도 및 제어력을 높일 수 있습니다. 결과적으로 많은 FPD 제조업체가 이 기술로 전환하고 있습니다. Coherent DIAMOND Cx-10LQS+는 상업적으로 이용 가능한 유일한 q-스위치 CO2 레이저입니다.
신뢰성을 통해 비용 절감
Coherent 레이저가 셀 및 편광판 절단에 널리 사용되는 또 다른 이유는 수명과 신뢰성, 그리고 당사의 글로벌 서비스 인프라 때문입니다. 다시 한번 말하지만, FPD 제조업체들은 계속해서 매우 많은 양의 제품을 생산하고 있습니다. 레이저 서비스 또는 교체를 위한 생산 가동 중지 시간은 생산성 및 비용에 막대한 영향을 미칩니다. 일반적으로 10,000~20,000시간 범위의 이러한 레이저의 타의 추종을 불허하는 수명은 고품질 FPD의 중단 없는 흐름을 보장합니다. 그리고 레이저 교체를 요청하는 경우 Coherent의 전 세계 재고 및 신속 대응 서비스 팀이 지체 없이 교체해 드립니다.
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