يمكن لأشعة الليزر ثاني أكسيد الكربون قطع "خلايا" العرض والمستقطبات بالسرعات وجودة الحافة المطلوبة للإنتاج بكميات كبيرة وبتكلفة فعالة.
تنتج أكبر شركات تصنيع الشاشات في العالم أكثر من مليون شاشة يوميًا. ويتطلب هذا الحجم الضخم عملية إنتاج عالية السرعة للغاية.
في المراحل الأولى من الإنتاج، من السهل نسبيًا تحقيق هذه القدرة الإنتاجية السريعة. والسبب في ذلك هو أن الخطوات الأولى في دورة إنتاج FPD يتم إجراؤها على ركيزة زجاجية أم تحتوي على أكثر من 100 شاشة. وهذا يسمح لخطوات مثل ELA وLLO بمعالجة جميع الشاشات على الزجاج الأم في وقت واحد في عملية واحدة.
ولكن الوضع يتغير عندما يتم تقسيم اللوحة الكبيرة إلى "خلايا". وهذا يعني أنه يتم تقطيعها إلى شاشات فردية، وأحيانًا إلى عدة شاشات. وبطبيعة الحال، لا يمكن إجراء عملية تقطيع الخلايا هذه في وقت واحد على اللوحة بأكملها. إنها عبارة عن سلسلة من العمليات.
بالطبع، لا يريد المصنعون أن يصبح قطع الخلايا عقبة أمام الإنتاج. فلا بد من مزامنة العملية مع بقية عملية الإنتاج.
قطع لطيف للغاية
يمكن بسهولة قطع شاشات الصمام الثنائي العضوي الباعث للضوء (OLED) الرقيقة والمرنة باستخدام مجموعة متنوعة من الطرق المختلفة، على الأقل من الناحية النظرية. ومع ذلك، فإن هذا التطبيق المحدد يطرح بعض المشكلات الفريدة.
أولاً، كل شاشة منفصلة عن جارتها على اللوحة ببضعة ملليمترات فقط. ثانياً، تتكون الشاشة من مجموعة من المواد غير المتجانسة، وقد يكون لكل منها خصائص قطع مختلفة. وأخيراً، الشاشة عبارة عن جهاز إلكتروني هش إلى حد ما. يمكن للحرارة أو العوامل الأخرى التي تتسبب في انفصال الطبقات تمامًا جسديًا أن تلحق الضرر بالشاشة.
إن أشعة الليزر التي تعمل بتقنية ثاني أكسيد الكربون مناسبة تمامًا لتحسين عمليات القطع في ظل كل هذه القيود. حيث تنتج هذه الأشعة ضوءًا تحت أحمر عالي الطاقة يتم امتصاصه جيدًا بواسطة المواد المختلفة في مجموعة OLED، مما يسمح بقطع كل طبقة بكفاءة. بالإضافة إلى ذلك، لا ينتج القطع أي حطام، وبالتالي لا يؤثر على مظهر أو وظيفة الشاشة، ولا توجد حاجة لخطوات إنتاج إضافية لإزالة الحطام.
بالنسبة لقطع خلايا العرض والمستقطب، يتم عادةً استخدام نظام مسح عالي السرعة ودقيق لتوصيل شعاع ثاني أكسيد الكربون المركّز. يوفر هذا الإنتاجية المطلوبة، مما ينتج قطعًا مستقيمة بعرض شقوق ضيق.
تتضمن عملية قطع الخلايا مستويات متعددة من المشاكل
ومع ذلك، فإن قوة الليزر العالية، على الرغم من تمكينها من القطع السريع، لها جانب سلبي. وذلك لأن القطع بالأشعة تحت الحمراء بالليزر ثاني أكسيد الكربون يستخدم آلية حرارية. أي أنه يسخن المادة حتى تتبخر. أثناء عملية القطع، تدخل الكثير من الحرارة إلى الجزء بحيث تظهر منطقة كبيرة متأثرة بالحرارة، مما قد يؤدي إلى إتلاف دوائر العرض.
بالإضافة إلى ذلك، فإن كل من الطبقتين السفلية والعلوية لشاشات OLED المرنة مصنوعة من مواد بوليمرية. أثناء القطع، يتم تسخين البلاستيك وتذوب بعض المادة ولكنها لا تتبخر. تتدفق المادة المنصهرة وتتصلب مرة أخرى في شكل "خرزة"، مما ينتج عنه حواف سميكة قليلاً.
قد تتسبب هذه الحواف السميكة في حدوث مشكلات في خطوات الإنتاج اللاحقة، وخاصةً عند إضافة مستقطب معزز للتباين أعلى شاشة OLED. يتم قطع هذا المستقطب أيضًا باستخدام ليزر ثاني أكسيد الكربون ويعاني من نفس مشكلة سماكة الحافة.
عندما يتم ربط الجزأين معًا، فإن الحافة الأكثر سمكًا يمكن أن تسبب فقاعات أو فجوات بين الطبقات، وهو عيب خطير.
تجعل أشعة الليزر CO2 المعدلة عملية القطع أفضل بكثير
لتجنب الحواف السميكة عند القطع، طورت شركة Coherent ليزر ثاني أكسيد الكربون المعدل. يعمل هذا الليزر على تشغيل الشعاع وإيقافه بسرعة كبيرة. وبينما لا يزال يعتمد على الحرارة الكافية لتبخير المادة، فإن الليزر لا يعمل لفترة طويلة، وبالتالي لا يتم نقل الحرارة بعيدًا في الركيزة لإذابة المادة هناك، ولكن الحرارة لا يتم التخلص منها تمامًا أيضًا.
هناك طريقتان مختلفتان لتعديل ليزر ثاني أكسيد الكربون. الأولى هي استخدام ليزر ينتج خرجًا مستمرًا ثم تقطيعه إلى نبضات باستخدام معدل ضوء خارجي. هذا هو النهج الذي يتبعه ليزر Coherent's DIAMOND Cx10LDE+، والذي يُستخدم الآن على نطاق واسع في صناعة FPD لقطع خلايا العرض والمستقطبات.
أحد الأسباب التي تجعل CX10-LDE+ مستخدمًا على نطاق واسع هو أن المغير مدمج مباشرة في الليزر. وهذا يسمح لنا بدمج الليزر وإلكترونيات التحكم في البيانات بشكل كامل لتحسين الأداء العام للنظام. وهذا أمر بالغ الأهمية لتحقيق دقة التحكم في النبضات المطلوبة واستقرار الطاقة لتحقيق اتساق العملية وإمكانية التكرار التي يتطلبها مصنعو FPD.
الطريقة الثانية لتعديل ليزر ثاني أكسيد الكربون هي استخدام Q-Switch. في هذا النهج، يتم وضع معدِّل داخل مرنان الليزر ويتم تشغيل الليزر في وضع نبضي (بدلاً من الوضع المستمر). وهذا له تأثير كبير على طريقة عمل الليزر. لذا، بينما يوفر مصدر الطاقة الخارجي أطوال نبضات ميكروثانية، ينتج Q-Switch أطوال نبضات أقصر من النانوثانية ويزيد أيضًا بشكل كبير من طاقة النبضة القصوى.
تقلل هذه النبضات الأقصر من منطقة التأثر بالحرارة كما توفر دقة أكبر وتحكمًا أكبر في عملية القطع. ونتيجة لذلك، ينتقل العديد من مصنعي FPD إلى هذه التقنية. يعد جهاز DIAMOND Cx-10LQS+ من Coherent أحد أجهزة الليزر CO2 Q-Switch القليلة المتوفرة في السوق.
الموثوقية تؤدي إلى توفير التكاليف
هناك سبب آخر يجعل ليزر Coherent شائعًا جدًا لقطع خلايا العرض والمستقطبات وهو عمره الطويل وموثوقيته العالية والبنية الأساسية للخدمة العالمية. اليوم، ينتج مصنعو FPD عددًا كبيرًا من المنتجات كل يوم دون انقطاع. يمكن أن يكون لتوقف الإنتاج لإصلاح أو استبدال الليزر تأثير كبير على العائد والتكلفة. تتمتع ليزرات Coherent بعمر طويل، عادةً ما بين 10،000 و20،000 ساعة، مما يضمن إمكانية إنتاج FPDs عالية الجودة بشكل مستمر. وعندما يحتاج الليزر إلى الاستبدال، يمكن لفريق المخزون العالمي وخدمة الاستجابة السريعة التابع لشركة Coherent ضمان إمكانية استبداله في أسرع وقت ممكن.
