CN109434307A - 一种柔性屏幕的激光切割方法和激光切割装置 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于柔性屏幕的激光切割技术领域，公开了一种柔性屏幕的激光切割方法和激光切割装置。激光切割方法包括以下步骤，将柔性屏幕平铺固定于工作台；第一激光沿第一加工轨迹切割柔性屏幕表层的保护膜层；将所述保护膜层撕除露出线路层；第二激光对所述线路层进行激光开槽形成线路去除槽；沿所述线路去除槽的路径切断柔性屏幕。本发明所提供的一种柔性屏幕的激光切割方法和激光切割装置，先去除保护膜层，并在电路层形成线路去除槽之后，所述控制系统再控制第二激光器或第三激光器沿所述线路去除槽的路径切断柔性屏幕，减小了激光热效应对电路的影响，避免线路层端子区域的线路短路，利于提高柔性屏幕的良品率、降低生产成本。

Description

一种柔性屏幕的激光切割方法和激光切割装置
技术领域
本发明属于柔性屏幕的激光切割技术领域，尤其涉及一种柔性屏幕的激光切割方法和激光切割装置。
背景技术
有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)又称为有机电激光显示、有机发光半导体。OLED显示技术具有自发光、广视角、几乎无穷高的对比度、较低耗电、极高反应速度等优点。其中柔性的OLED屏幕，不仅仅应用于新一代高端智能手机的制造，也因其低功耗、可弯曲的特性对可穿戴式设备的应用带来深远的影响，未来柔性屏幕将随着个人智能终端的不断渗透而广泛应用。
柔性OLED很薄，一般采用塑料薄膜为基板，其借助薄膜封装技术，并在面板背面粘贴保护膜，让面板变得可弯曲，不易折断。
由于出整个柔性OLED包括多层复合薄膜粘和在一起，一般大致认为由上到下：PET保护膜，PI膜，PET支撑膜三层，
由于制作后的柔性OLED不能直接受到强外力作用，所以不能才传统的加工方法很难实现加工，同时多层复合膜粘合在一起，加工不当方法容易导致柔性OLED薄膜整体翘曲，热影响大，切割时候导致显示区受到外力作用出现损伤，导致出现对应的显示异常等问题。并且端子区域设计了大量的金属电路，并且电路之间的间距20微米以内，如果直接采用传统的机械方式切割会导致电路发生撕裂，损坏。如果直接采用激光进行切割，在端子区域的线路极易发生短路，导致整个屏幕出现显示异常。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一，提供了一种柔性屏幕的激光切割方法和激光切割装置，其可采用激光对柔性屏幕进行切割且可避免端子区域的线路发生短路，加工效果好、成本低。
本发明的技术方案是：一种柔性屏幕的激光切割方法，包括以下步骤，
将柔性屏幕平铺固定于工作台；
控制系统控制第一激光器射出第一激光沿第一加工轨迹切割柔性屏幕表层的保护膜层；
将所述保护膜层沿第一加工轨迹撕除露出所述保护膜层下方的线路层；
所述控制系统控制第二激光器射出第二激光沿第二加工轨迹对所述线路层进行激光开槽形成线路去除槽；
所述控制系统控制第二激光器或第三激光器沿所述线路去除槽的路径切断柔性屏幕。
可选地，所述第一激光的波长为9000nm-11000nm。
可选地，所述第一激光的波长为9600nm、9300nm或10600nm。
可选地，所述第二激光器射出的激光的波长为300nm-1200nm。
可选地，所述线路去除槽的宽度大于10um，且，所述线路去除槽的深度为30um-200um。
可选地，所述控制系统控制第二激光器沿所述线路去除槽的路径切断柔性屏幕时，所述第二激光器射出的激光偏离所述线路去除槽中心。
可选地，形成所述线路去除槽之前，先采用视觉定位系统对所述线路层进行定位，并将定位信息反馈至所述控制系统，所述控制系统生成第二加工轨迹。
本发明还提供了一种柔性屏幕的激光切割装置，包括：
用于固定柔性屏幕的工作台；
用于沿第一加工轨迹切割柔性屏幕表层保护膜层的第一激光器；
用于沿第二加工轨迹对所述柔性屏幕中线路层进行激光开槽形成线路去除槽并继续沿所述线路去除槽切断所述柔性屏幕的第二激光器；
用于控制所述工作台、所述第一激光器和第二激光器的控制系统。
可选地，所述第一激光器所射出激光的波长为9000nm-11000nm，所述第二激光器所射出激光的波长为300nm-1200nm。
本发明所提供的一种柔性屏幕的激光切割方法和激光切割装置，先去除保护膜层，并在电路层形成线路去除槽之后，所述控制系统再控制第二激光器或第三激光器沿所述线路去除槽的路径切断柔性屏幕，减小了激光热效应对电路的影响，线路层端子区域的线路不易发生短路，利于提高柔性屏幕的良品率、降低生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种柔性屏幕的激光切割方法中切割柔性屏幕表层的保护膜层时的平面示意图；
图2是本发明实施例提供的一种柔性屏幕的激光切割方法中撕除保护膜层时的平面示意图；
图3是本发明实施例提供的一种柔性屏幕的激光切割方法中切割线路去除槽和切断柔性屏幕的平面示意图；
图4是本发明实施例提供的一种柔性屏幕的激光切割方法中切断柔性屏幕的平面示意图；
图5是本发明实施例提供的一种柔性屏幕的激光切割装置中系统原理图；
图6是本发明实施例提供的一种柔性屏幕的激光切割装置中光路原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是直接设置、连接，也可以通过居中元部件、居中结构间接设置、连接。
另外，本发明实施例中若有“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系的用语，其为基于附图所示的方位或位置关系或常规放置状态或使用状态，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构、特征、装置或元件必须具有特定的方位或位置关系、也不是必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在具体实施方式中所描述的各个具体技术特征和各实施例，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征/实施例的组合可以形成不同的实施方式，为了避免不必要的重复，本发明中各个具体技术特征/实施例的各种可能的组合方式不再另行说明。
本发明实施例提供的一种柔性屏幕的激光切割方法，包括以下步骤，
将柔性屏幕平铺固定于工作台，本实施中，以常规的柔性屏幕具有表层的保护膜层11、中间的线路层12和下层的支撑膜层13为例；
如图1所示，控制系统控制第一激光器射出第一激光101沿第一加工轨迹切割柔性屏幕表层的保护膜层11，切割槽可切至靠近于柔性屏幕的线路层12；柔性屏幕表层的保护膜层11可为PET保护膜层(PET层)，第一激光101可不完全切断该保护膜层11，不影响保护膜层11的线路层12，即采用半切的方式在保护膜层11上形成沿第一加工轨迹的切割槽(例如V形槽等)。
如图2所示，将所述保护膜层11沿第一加工轨迹的切割槽撕除，以露出线路层12(PI层)，具体应用中，可以通过手动或机械手或夹具等方式将保护膜层11撕除，撕掉上层PET层后，整个PI层上表面的镀层和电路121漏出表面，有利于第二激光器进行加工。
如图3、图4所示，所述控制系统控制第二激光器射出第二激光102沿第二加工轨迹对所述线路层12进行激光开槽形成线路去除槽122，可采用高速、低能能量的第二激光102去除PI层表面的线路122和镀层，这样，激光可以更好的聚焦在PI层(线路层12)的表面，以小能量、高速度去除线路层12上层的金属线路，形成具有一定宽度的凹槽(线路去除槽122)，极大的减小热影响，避免电路短路。
形成线路去除槽122之后，所述控制系统再控制第二激光器或第三激光器沿所述线路去除槽122的路径切断柔性屏幕，即可以采用第二激光器(与形成线路去除槽122相同的激光器)或第三激光器(与形成线路去除槽122不同的激光器)将线路层12和底部的支撑膜层13切断。本实施例中，切断柔性屏幕也采用第二激光器，即完全切断线路层12(PI层)以及下方的支撑膜层13(PET膜层)，这样，减小了激光热效应对电路的影响，线路层12端子区域的线路不易发生短路，利于提高柔性屏幕的良品率、降低生产成本。
具体应用中，所述控制系统控制第二激光器沿所述线路去除槽122的路径切断柔性屏幕的线路层12(PI层)以及下方的支撑膜层13(PET膜层)时，所述第二激光器射出的激光偏离所述线路去除槽122中心，偏离的方向为靠近于原料边缘的一侧(废料侧)，如图4中虚线即为实际切割路径123，激光更远离于需保留于柔性屏幕的线路处，热影响更小，可以进一步提高良品率。
具体地，所述第一激光101的波长可为9000nm-11000n。本实施例中，所述第一激光101为二氧化碳激光，其波长为9600nm、9300nm或10600nm等。
具体地，所述第二激光器射出的激光的波长为300nm-1200nm，优选为343至1064nm，第二激光器可为UV激光器，第二激光102可为UV激光。
具体地，所述线路去除槽122的宽度可以大于10um，且/或，所述线路去除槽122的深度可为30um-200um。具体应用中，线路去除槽122的宽度及深度也可设置为其它合适的范围。本实施例中，PI膜(线路层12)和底部的支撑膜层13的总厚度可为125um。
具体应用中，形成所述线路去除槽122之前，先采用视觉定位系统(CCD视觉定位系统)对所述线路层12进行定位，并将定位信息反馈至所述控制系统，所述控制系统生成第二加工轨迹，自动化程度高。
如图5、图6所示，本发明实施例还提供了一种柔性屏幕的激光切割装置，包括：
用于固定柔性屏幕的工作台(切割平台)；
用于沿第一加工轨迹在柔性屏幕表层保护膜层11切割形成切割槽的第一激光器(激光器-1)；用于沿第二加工轨迹对所述柔性屏幕中线路层12进行激光开槽形成线路去除槽122并继续沿所述线路去除槽122切断所述柔性屏幕的第二激光器(激光器-2)；用于控制所述工作台、所述第一激光器和第二激光器的控制系统。第一激光器在保护膜层11上形成沿第一加工轨迹的切割槽，切割槽的底部靠近于柔性屏幕中线路层12，可采用半切的方式形成切割槽，以将保护膜层11撕除，以露出线路层12，第二激光器射出第二激光102沿第二加工轨迹在线路层12形成线路去除槽122，形成线路去除槽122之后，所述控制系统再控制第二激光器沿所述线路去除槽122的路径切断柔性屏幕，即完全切断线路层12(PI层)以及下方的支撑膜层13(PET膜层)，这样，减小了激光热效应对电路的影响，线路层12端子区域的线路不易发生短路，利于提高柔性屏幕的良品率、降低生产成本。
具体地，所述第一激光器可为二氧化碳激光器，所述第二激光器为UV激光器。
具体应用中，二氧化碳激光按照一定路径对上层的保护膜层11(PET层)进行切割(半切)，同时不伤害中间层PI膜(线路层12)，一般切割1次。
二氧化碳激光保护膜层11(PET层)半切后，并将上层保护膜层11(PET层)撕掉后，使用第二激光102对中间层PI膜(线路层12)表面金属线路进行去除形成一定宽度的槽(线路去除槽122)；再使用第二激光102在上述的线路去除槽122内偏离一定位置进行切割，避免产生热影响对已经去除后的电路区域的影响。
本实施例中，激光器用于产生激光束，本发明采用两种激光器。第一激光器为CO2激光器，其典型波长为9600nm，也可以为9300nm，10600nm等；第二激光器为波长范围为300nm-1200nm(优选343至1064nm)激光器。
激光器还包括光路系统，第一激光器包括第一光路系统，第二激光器包括第二光路系统。第一光路系统、第二光路系统其作用主要将激光束引导并聚焦柔性OLED多层复合膜内部。第一光路系统、第二光路系统的整体结构均包括光路传输系统，准直扩束系统、光束整形系统、振镜系统和场镜。如附图3所示，光路传输系统主要是光路传输的引导；扩束系统用于对激光器发出的激光束进行准直和扩束；光束整形系统用于将准直扩束后的激光束由高斯分布的圆形光斑整形为其他形式的光斑(光束整形系统可以设置，也可不设置，在本发明实施例中并未设置)；振镜系统用于控制激光束的传输方向；与振镜连接的场镜用于将激光束聚焦至材料内部。
切割平台主要是支撑和固定整个柔性OLED产品(柔性屏幕)，整个切割平台可以实现转动和移动，同时在切割平台上存在大量切割道和微孔，切割道内存在空气主要用于降低切割过程中的热影响；微孔主要用于真空吸附整个OLED产品。视觉定位系统主要用工业定位相机安装在固定位置，对特定的mark(标记)进行拍照后，进行图像处理反馈给软件控制系统数据，进行定位。软件控制系统为与激光器(第一激光器、第二激光器)、切割平台和振镜系统连接的控制系统，用于控制激光束的出射和/或偏转，以及，控制切割平台的移动，还用于控制真空加热系统的开启或关闭。可以通过控制系统中的程序的运行，向激光器发送电信号来控制激光器的开启或关闭，或者其他的工作模式，例如连续出光，或者脉冲出光，以及调整所出射的激光束的参数，如脉宽、频率等。同时，软件控制系统还可以根据设定的程序控制振镜中X和Y扫描镜偏转方向，从而使得经过X和Y扫描镜的激光束的方向发生改变，以实现不同位置的加工。
具体实施步骤：
1、整个柔性OLED产品(柔性屏幕)放置在切割平台上，对应的切割位置放置在切割道内，开启真空吸附；
2、视觉识别系统对产品上的定位mark进行拍照进行定位，反馈数据给软件控制系统；
3、软件控制系统对数据进行处理，导入切割图案，设置好第一激光器、第二激光器的各项参数：首先进行CO2激光半切上表面的PET膜；
4、采用机械的方法将CO2激光半切后的PET膜撕掉，漏出端子侧的PI层(电路层)；
5、采用第二激光器并通过其振镜快速扫描PI层表面的电路，将表面的电路层去掉一定的宽度，形成一个开槽(线路去除槽122)，槽宽度大于10微米以上，深度一般为40微米-200微米；
6、采用第二激光器并通过其振镜在线路去除槽122内按实际切割线位置进行切割，将整个产品切断。实际切割线在线路去除槽122内且偏离中线靠近于废料侧。
本发明实施例所提供的一种柔性屏幕的激光切割方法和激光切割装置，先去除保护膜层11，并在电路层形成线路去除槽122之后，所述控制系统再控制第二激光器或第三激光器沿所述线路去除槽122的路径切断柔性屏幕，减小了激光热效应对电路的影响，线路层12端子区域的线路不易发生短路，利于提高柔性屏幕的良品率、降低生产成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种柔性屏幕的激光切割方法，其特征在于，包括以下步骤，
将柔性屏幕平铺固定于工作台；
控制系统控制第一激光器射出第一激光沿第一加工轨迹切割柔性屏幕表层的保护膜层；
将所述保护膜层沿第一加工轨迹撕除露出所述保护膜层下方的线路层；
所述控制系统控制第二激光器射出第二激光沿第二加工轨迹对所述线路层进行激光开槽形成线路去除槽；
所述控制系统控制第二激光器或第三激光器沿所述线路去除槽的路径切断柔性屏幕。
2.如权利要求1所述的一种柔性屏幕的激光切割方法，其特征在于，所述第一激光的波长为9000nm-11000nm。
3.如权利要求2所述的一种柔性屏幕的激光切割方法，其特征在于，所述第一激光的波长为9600nm、9300nm或10600nm。
4.如权利要求1所述的一种柔性屏幕的激光切割方法，其特征在于，所述第二激光器射出的激光的波长为300nm-1200nm。
5.如权利要求1所述的一种柔性屏幕的激光切割方法，其特征在于，所述线路去除槽的宽度大于10um，且，所述线路去除槽的深度为30um-200um。
6.如权利要求1所述的一种柔性屏幕的激光切割方法，其特征在于，所述控制系统控制第二激光器沿所述线路去除槽的路径切断柔性屏幕时，所述第二激光器射出的激光偏离所述线路去除槽中心。
7.如权利要求1至6中任一项所述的一种柔性屏幕的激光切割方法，其特征在于，形成所述线路去除槽之前，先采用视觉定位系统对所述线路层进行定位，并将定位信息反馈至所述控制系统，所述控制系统生成第二加工轨迹。
8.一种柔性屏幕的激光切割装置，其特征在于，包括：
用于固定柔性屏幕的工作台；
用于沿第一加工轨迹切割柔性屏幕表层保护膜层的第一激光器；
用于沿第二加工轨迹对所述柔性屏幕中线路层进行激光开槽形成线路去除槽并继续沿所述线路去除槽切断所述柔性屏幕的第二激光器；
用于控制所述工作台、所述第一激光器和第二激光器的控制系统。
9.如权利要求8所述的一种柔性屏幕的激光切割装置，其特征在于，所述第一激光器所射出激光的波长为9000nm-11000nm，所述第二激光器所射出激光的波长为300nm-1200nm。
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