異形顯示面板激光切割研究

康建松

(廈門天馬微電子有限公司，福建 廈門 361101)

0 引言

自iPhone X上市以來，手機(jī)市場流行異形屏幕，目前異形屏幕有類似蘋果的齊劉海手機(jī)屏幕以及其他一些廠商的水滴美人尖手機(jī)屏幕等。隨著現(xiàn)代加工制造業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，激光在加工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，激光切割技術(shù)在很多領(lǐng)域已經(jīng)代替了傳統(tǒng)切割手段并逐漸發(fā)展成為一種新型的切割方法。液晶玻璃基板傳統(tǒng)切割是采用金剛石或硬質(zhì)合金進(jìn)行刻劃，然后用外力使其分離。用該方法進(jìn)行切割極易產(chǎn)生斷片、邊緣碎屑與微裂紋等缺陷。另外一種方法是采用熔斷法，即用激光產(chǎn)生局部高溫使材料熔化，然后用輔助裂片方式將其分離，其缺點(diǎn)是加工后易產(chǎn)生微裂紋并有嚴(yán)重的熱影響區(qū)。然而現(xiàn)在由于手機(jī)屏幕邊框越做越窄，使得TFT器件設(shè)計(jì)距離玻璃邊緣非常近，因此激光熱影響區(qū)會直接影響到器件，導(dǎo)致屏幕出現(xiàn)功能性不良。本文就窄邊框顯示面板異形切割功能性不良排查及改善做了驗(yàn)證和研究。

1 激光用于玻璃的異形切割原理

激光切割屬于熱加工，材料的去除是氣化與熔化的過程，手機(jī)液晶屏幕目前應(yīng)用皮秒激光做異型切割。皮秒激光脈寬極短，其依靠自身極高的峰值功率，瞬間氣化材料，熱效應(yīng)微乎其微，加工邊緣整齊。激光器產(chǎn)生的激光，通過Bessel光學(xué)系統(tǒng)形成Bessel光束，把激光束壓縮到衍射極限，形成直徑3 μm能流細(xì)絲，具有非常高的峰值功率密度，其在材料內(nèi)部聚焦，瞬間氣化該區(qū)域材料產(chǎn)生一個(gè)氣化帶，并迅速向上下兩表面擴(kuò)散形成裂紋，實(shí)現(xiàn)熱沖擊波劈裂材料。

2 激光的輻射灼傷手機(jī)屏幕原理

激光是一種光，具有光的本質(zhì)，激光切割玻璃時(shí)，激光切割路徑是從玻璃邊緣入切到玻璃內(nèi)部和出切(外切方式)，如圖1、圖2所示；因?yàn)椴Ａн吘壈纪共黄秸D射激光始終點(diǎn)經(jīng)過玻璃邊緣時(shí)會產(chǎn)生光路折射或反射，導(dǎo)致能量輻射飛濺，如圖3所示，造成實(shí)際產(chǎn)品不良或可靠性風(fēng)險(xiǎn)。

3 激光切割異形手機(jī)屏輻射改善

為了改善現(xiàn)有激光切割造成的產(chǎn)品不良或可靠性風(fēng)險(xiǎn)，在現(xiàn)有最佳工藝條件的基礎(chǔ)上，將玻璃面板C-cut/R-Cut/Notch位置的激光切割入切點(diǎn)和出切點(diǎn)按原路徑內(nèi)移一定距離至玻璃面內(nèi)，如圖4所示。

圖1 鐳射切割示意圖

圖2 鐳射路徑

圖3 激光濺射光學(xué)模式示意圖

圖4 激光內(nèi)切切割方式

當(dāng)激光切割入切點(diǎn)和出切點(diǎn)內(nèi)移至玻璃面內(nèi)時(shí)(內(nèi)切方式)，激光出入切點(diǎn)沒有發(fā)生光路的光折射和反射，沒有發(fā)生激光輻射，因此不會對器件再造成損傷，從而提升了產(chǎn)品的良率，極大降低了可靠性的風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)語

激光切割玻璃具備加工速度快、精度高、參數(shù)設(shè)置簡單等明顯優(yōu)勢，成為大批量加工的選擇。因?yàn)榧す馐欠墙佑|工具，沒有磨損問題，從而可保證持續(xù)、均勻的切割厚度和邊緣質(zhì)量。同時(shí)，對于激光切割由于玻璃邊緣不平整導(dǎo)致的激光能量輻射，造成實(shí)際產(chǎn)品的良率損失和可靠性風(fēng)險(xiǎn)，激光切割始末點(diǎn)往玻璃內(nèi)移動(dòng)的方法成功解決了此問題，因此也成功地將激光切割大規(guī)模導(dǎo)入異形顯示屏幕切割中。同時(shí)，鐳射激光始末點(diǎn)內(nèi)切用于加工異形手機(jī)屏幕產(chǎn)品的方法已經(jīng)申請專利保護(hù)。