CN111745301A - Oled面板激光剥离装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种OLED面板激光剥离装置，激光发射装置用于发射激光束；分束器将激光器发射的激光束分为第一激光束和第二激光束；第一激光束依次经过第一扩束器、第一整形器、转折聚焦组件后形成剥离用激光束，第二激光束由分束器分出后经反射器转折为与原光路平行的激光继续向前传播经第二扩束器及第二整形器后，再经分光聚焦组件后分为清洗用激光束和第三激光束，第三激光束进入整形折叠聚焦组件，转折后形成翘曲测量用激光束，垂直入射到衬底基板表面，用于做衬底基板的翘曲测量，本发明兼容大尺寸面板与小尺寸面板的激光无损剥离柔性基板的装置，可以避免在激光剥离过程中面板翘曲不平，基本表面污染造成的剥离能量不均匀及热积累的问题。

Description

OLED面板激光剥离装置
技术领域
本发明涉及激光剥离技术领域，具体而言，涉及一种OLED面板激光剥离装置。
背景技术
作为新型半导体显示技术之一，柔性OLED(有机发光二极管)显示屏以塑料基板代替了传统的玻璃基板，并采用可主动发光的有机材料以及柔性封装技术，颠覆了原有刚性的显示产品形态，可实现弯曲、折叠等多样产品形态。由于显示材料和技术的革新使显示行业的发展实现了创新突破，柔性OLED技术在中小尺寸领域将替代传统TFT-LCD技术，成为下一代的平面显示器新兴应用技术的主流趋势。柔性OLED显示器制造的一个关键问题是开发坚固的柔性基板。柔性基板应具有高柔软性、热稳定性、表面光滑、不渗透性以及与常规显示技术的兼容性等特性，目前已有薄玻璃、聚合物、钢基材3种柔性基材，但仍存在许多未解决的问题。薄玻璃可弯曲，但韧度低；聚合物基材的热稳定性较低且吸水性较高；钢基材的表面粗糙度高，且目前尚未开发出令人满意的用于大量生产钢基材的平面化方法。最重要的问题是，柔性基材由于其柔性而不能使用传统的大规模生产设备，衬底的柔性使其在运输、对准、图案化和沉积过程中存在许多严重的问题，而解决这些问题最有效的方法就是激光剥离技术。柔性OLED制造工艺步骤为：(1)将分离层沉积在母玻璃上；(2)将作为柔性基板的PI涂覆在其上并进行退火；(3)通过在衬底上的封装来制造和密封底部阻挡层和器件；(4)将激光束整形成线性光束，并且垂直地照射在运动的基板上，使得PI膜上的器件从玻璃基片上剥离下来。整个柔性器件的制造过程就完成目前主流的柔性AMOLED剥离方式是采用激光烧蚀的方式进行，即在聚合物柔性基板表面先制备或吸附柔性基板，继而进行器件制备后再将柔性基板上剥离。虽然激光的扫描尺寸直接限制了量产的速率，但是到目前为止，由于该方法操作便捷稳定，剥离完整，是唯一可以实现量产的方法。但是，激光的高能量，在剥离过程中会产生大量的热量会对柔性显示膜造成较大的损坏，同时易使的薄膜及衬底剥离发生形变。在应用过程对产品的良率造成较大的威胁。同时剥离设备柔性面板的载台一般为真空吸附设计，载台由许多真空吸附盘构成，若某吸附盘故障易造成柔性面板的局部产生翘曲，使激光剥离焦点位置偏离，造成剥离损伤。
另外目前小尺寸的面板剥离也是一个非常主流的剥离方式，这种方法往往先将大尺寸面板进行切割成小尺寸，尺寸刚好应用于一个手机屏等终端产品。无法实现大尺寸面板剥离与小尺寸面板剥离的兼容。
发明内容
本发明的目的是针对上述现状问题，旨在提供一种兼容大尺寸面板与小尺寸面板的激光无损剥离柔性基板的装置，可以避免在激光剥离过程中面板受到翘曲不平，基本表面污染造成的剥离能量不均匀及热积累的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种OLED面板激光剥离装置，包括运动机台、激光发射装置、分束器，
所述运动机台，用于为OLED面板提供载台以及调整所述OLED面板运动方向及位置；
所述激光发射装置，用于发射激光束及调整各激光束与测量基板衬底的相对位置；
所述分束器，用于将所述激光器发射的激光束分为第一激光束和第二激光束；
所述第一激光束再依次经过第一扩束器、第一整形器、转折聚焦组件后，形成剥离用激光束作用复合膜层与衬底基板的界面用于激光剥离，所述第二激光束由所述分束器分出后，经反射器转折为与原光路平行的激光继续向前传播，传播过程经第二扩束器及第二整形器后，再经分光聚焦组件后分为清洗用激光束和沿原光路继续传播的第三激光束，所述第三激光束进入整形折叠聚焦组件，转折后形成翘曲测量用激光束，垂直入射到衬底基板表面位于系统的最前面，用于做衬底基板的翘曲测量。
进一步，所述运动机台上设有阵列式的吸台，所述每个吸台底部设有升降装置，所述升降装置可单独控制每个吸台的升降，剥离大尺寸面板时，大尺寸面板置于所有的吸台之上，通过控制调整每个吸台位置至所有吸台均吸附于面板之上，对于小尺寸的面板，每个小尺寸面板置于一个吸台之上，被对应的吸台吸附。
进一步，所述第一激光束和所述第二激光束的分光比大于9:1,所述清洗用激光束和第三激光束的分光比大于9:1。进一步，所述激光发射装置包括至少一个激光器和与激光器一一对应且固定连接的电荷耦合元件，用于监测激光束的能量。
进一步，所述剥离用激光束为聚焦为矩形光斑，也可为线形光斑。
进一步，所述清洗用激光束作用在衬底基板表面形成聚焦的长条形光斑，所述翘曲测量用激光束在衬底基板表面聚焦为线形光斑。
进一步，还包括中央控制单元，当翘曲测量激光束测量到OLED面板的共面度超出翘曲度异常可接受的范围的要求时，发送信号给中央控制单元，从而对此处吸台位置进行调整，直至共面度满足激光剥离的要求。
进一步，所述翘曲测量采用激光相干翘曲测量方式。
进一步，所述矩形光斑长宽比可以通过整形器进行调整。
进一步，激光可以为纳秒激光、皮秒激光、飞秒激光或者连续激光。
与现有技术相比，本发明至少包括以下有益效果：
1.运动机台由阵列式的吸台组成面板的夹具，每个吸台可由设备控制其升降，在检测到因激光剥离产生的大量的热量使的薄膜及衬底剥离发生形变是可通过控制吸台的升降调整OLED面板的共面度，防止OLED面板发生形变。
2.运动机台由阵列式的吸台组成面板的夹具，每个吸台可由设备控制其升降，在剥离大尺寸面板时，大尺寸面板置于所有的吸台之上，吸台由剥离装置的中央控制单位控制调整位置，直至所有吸台均吸附于面板之上，可兼容大尺寸面板和小尺寸面板的激光剥离，同时有效提高了小尺寸面板剥离的效率及成品率。
3.本发明自带翘曲测量功能、激光清洗功能，激光清洗用于清洗玻璃表面污染物，翘曲测量系统用于测量面板的翘曲，在真空吸附装置出现故障时可有效预见。
附图说明
图1为本发明的激光剥离装置整体结构示意图；
图2为本发明可调吸附载台阵列示意图；
图中，1-激光束；2-分束器；3-第一扩束器；4-第一整形器；5-转折聚焦组件；6-反射器；7-第二扩束器，8-第二整形器；9-分光聚焦组件；10-整形折叠聚焦组件；11-复合膜层；12-衬底基板；13-运动机台；14-翘曲测量用激光束；15-清洗用激光束；16-剥离用激光束；17-阵列式的吸台。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“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为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
如图1-2所示，本申请提供一种OLED面板激光剥离装置，包括运动机台13、激光发射装置、分束器2，
所述运动机台13，用于为OLED面板提供载台以及调整所述OLED面板运动方向及位置；
所述激光发射装置，用于发射激光束1及调整各激光束1与测量基板衬底的相对位置；
所述分束器2，用于将所述激光器发射的激光束1分为第一激光束和第二激光束；
所述第一激光束再依次经过第一扩束器3、第一整形器4、转折聚焦组件5后，形成剥离用激光束16作用复合膜层11与衬底基板12的界面用于激光剥离，所述第二激光束由所述分束器2分出后，经反射器6转折为与原光路平行的激光继续向前传播，传播过程经第二扩束器7及第二整形器8后，再经分光聚焦组件9后分为清洗用激光束15和沿原光路继续传播的第三激光束，所述第三激光束进入整形折叠聚焦组件10，转折后形成翘曲测量用激光束14，垂直入射到衬底基板12表面位于系统的最前面，用于做衬底基板12的翘曲测量。
在上述实施例中，激光发射装置经分束器2分为三束，清洗用激光束15用于衬底表面清洗，在剥离工艺之前，聚焦为线光源对衬底表面进行清洗，另一路激光为翘曲测量用激光束14，测量加工区域的翘曲，实时检测面板载台真空吸附装置的运行状态，发现异常吸附区域，可及时进行调整，保证激光剥离工序的良品率，剥离用激光束16用于激光剥离。
最前面一束激光用于进行面板的翘曲测量，翘曲测量采用激光相干翘曲测量方式，光斑经过分束镜系统向前传播，再经过扩束镜与柱透镜及棱镜及棱镜组成的整形透镜组汇聚为一条直线作用于被测面板表面。整形组内部可设置多个折叠镜，延长光路以实现覆盖面板宽度的线光斑，反射光线通过同轴光学系统回传至接收器，通过光线相位相干原理实现对翘曲的测量。
进一步优选的实施例中，激光发射装置包括至少一个激光器和与激光器一一对应且固定连接的电荷耦合元件，用于监测激光束的能量。上述激光可以为纳秒激光、皮秒激光、飞秒激光或者连续激光。
进一步优选的实施例中，运动机台13上设有阵列式的吸台17，所述每个吸台底部设有升降装置，所述升降装置可单独控制每个吸台的升降，剥离大尺寸面板时，大尺寸面板置于所有的吸台之上，通过控制调整每个吸台位置至所有吸台均吸附于面板之上，对于小尺寸的面板，每个小尺寸面板置于一个吸台之上，被对应的吸台吸附。
在上述实施例中，阵列式的吸台17可适应大尺寸面板和小尺寸面板，且可通过调整每个吸台的升降来调节面板的位置。
进一步优选的实施例中，所述第一激光束和所述第二激光束的分光比大于9:1,所述清洗用激光束15和第三激光束的分光比大于9:1。上述分光比的目的是为了保证足够的能量进行清洗和翘曲测量，以达到同时兼容激光清洗、翘曲测量和激光剥离的效果。
进一步优选的实施例中，剥离用激光束16为聚焦为矩形光斑，也可为线形光斑，清洗用激光束15作用在衬底基板12表面形成聚焦的长条形光斑，所述翘曲测量用激光束14在衬底基板12表面聚焦为线形光斑。
进一步优选的实施例中，还包括中央控制单元，当翘曲测量激光束测量到OLED面板的共面度超出翘曲度异常可接受的范围的要求时，发送信号给中央控制单元，从而对此处吸台位置进行调整，直至共面度满足激光剥离的要求。
以下述实施例为例说明其具体工作原理及工作过程：此激光剥离装置包括了翘曲测量，激光清洗及激光剥离功能。第一激光束采用1030nm飞秒激光，激光的脉冲宽度为10fs-1000fs可调，频率为100kHz-10MHz。激光发射装置包括至少一个激光器和与激光器一一对应且固定连接的电荷耦合元件，用于监测激光束的能量；在平行于基板的待测量表面的一面内安装激光发射装置，使激光输出光路与测量衬底基板12平行，激光由激光头输出，可为一个激光器或者多个激光器合束输出，激光在传输过程中，由分束器2和分光聚焦器9分成前后三束激光，分束器2的分光比为小于1：9，大于90％的激光通过分束器2，再经过第一扩束器3、第一整形器4、聚焦器5后，形成长条形光斑作用复合膜层11与衬底基板12的界面，10％的激光由分束器2分出，经反射器6转折为与原光路平行的激光继续向前传播，传播过程经第二扩束器7及第二整形器8后，光束横截面转变为长条形光斑，再经分光聚焦器9后，在衬底基板12表面形成聚焦的长条形光斑，光学器件之间的距离可以调整，从而调节长条形光斑的长与宽可以调节，光斑能量密度大于1nj/cm^2，分光反射聚焦系统的分光比例为小于1：9。经分光聚焦器9分光后剩余的小于10％的激光继续向前传播，进入整形器10，转折后，垂直入射到衬底基板12表面，在衬底基板12表面聚焦为线形光斑，位于系统的最前面，用于做衬底基板12的翘曲测量，第二束激光用于对基板衬底进行清洗，第三束激光用于激光剥离。工作时，先开启机台，使三束激光输出端口位于衬底基板12中部，三束激光的出光口分别设置测距激光，分别入射到基板衬底表面上的多个测量点，测量激光在各测量点处发生反射后被电荷耦合元件接收；根据激光入射到电荷耦合元件的光入射面上的位置偏移预设参考点的距离、激光器发射的激光的预设入射角以及激光器与对应的电荷耦合元件的位置关系，可以快速调整各激光束与测量基板衬底的相对位置，保证三束激光设定的工作距离及入射光的垂直度，当各部分光路定位后，则使机台归位，开启激光，机台带动衬底基板12从翘曲测量激光处进入加工区，当翘曲度出现异常时，在异常测量的共面度在10μm以内，为可接受范围时，微调激光清洗光路及激光剥离光路，使剥离正常进行，当翘曲测量异常值超出可调的共面度超出10μm范围时，立即关闭剥离激光激光束，迅速进行异常排查，调整相应位置的吸附载台的位置，从而使共面度达到10μm以内，保证设备正常工作激光剥离的质量，保证面板不受损伤可以继续进行剥离。翘曲检测后，OLED面板随载台向前运动先后经过两束激光，先对玻璃面板进行清洗，再对多层薄膜进行剥离。此处使用的清洗飞秒激光为10W以下，激光在玻璃面板表面聚焦为线光斑，线光斑的长度可以调节为60mm-600mm，此条型光斑聚焦于玻璃面板的玻璃表面。用于激光剥离的飞秒激光功率大于100W，将此高功率飞秒激光整形为均匀的长条形光斑，光斑的长宽比可以调节，光斑聚焦于复合膜层11与衬底基板12的结合处。利用此激光剥离设备对OLED显示面板进行剥离，具有高效无损的优点，可以提升剥离工艺的良品率。对于带有黏附牺牲层的OLED面板，可以选用更低的飞秒激光器进行剥离，光斑整形为可以调整的矩形光斑作用于黏附牺牲层进行无损剥离。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (10)

1.一种OLED面板激光剥离装置，其特征在于:包括运动机台、激光发射装置、分束器，
所述运动机台，用于为OLED面板提供载台以及调整所述OLED面板运动方向及位置；
所述激光发射装置，用于发射激光束及调整各激光束与测量基板衬底的相对位置；
所述分束器，用于将所述激光器发射的激光束分为第一激光束和第二激光束；
所述第一激光束再依次经过第一扩束器、第一整形器、转折聚焦组件后，形成剥离用激光束作用复合膜层与衬底基板的界面用于激光剥离，所述第二激光束由所述分束器分出后，经反射器转折为与原光路平行的激光继续向前传播，传播过程经第二扩束器及第二整形器后，再经分光聚焦组件后分为清洗用激光束和沿原光路继续传播的第三激光束，所述第三激光束进入整形折叠聚焦组件，转折后形成翘曲测量用激光束，垂直入射到衬底基板表面位于系统的最前面，用于做衬底基板的翘曲测量。
2.根据权利要求1所述的一种OLED面板激光剥离装置，其特征在于：所述运动机台上设有阵列式的吸台，所述每个吸台底部设有升降装置，所述升降装置可单独控制每个吸台的升降，剥离大尺寸面板时，大尺寸面板置于所有的吸台之上，通过控制调整每个吸台位置至所有吸台均吸附于面板之上，对于小尺寸的面板，每个小尺寸面板置于一个吸台之上，被对应的吸台吸附。
3.根据权利要求1所述的一种OLED面板激光剥离装置，其特征在于：所述第一激光束和所述第二激光束的分光比大于9:1,所述清洗用激光束和第三激光束的分光比大于9:1。
4.根据权利要求1所述的一种OLED面板激光剥离装置，其特征在于：所述激光发射装置包括至少一个激光器和与激光器一一对应且固定连接的电荷耦合元件，用于监测激光束的能量。
5.根据权利要求1所述的一种OLED面板激光剥离装置，其特征在于：所述剥离用激光束为聚焦为矩形光斑，也可为线形光斑。
6.根据权利要求1所述的一种OLED面板激光剥离装置，其特征在于：所述清洗用激光束作用在衬底基板表面形成聚焦的长条形光斑，所述翘曲测量用激光束在衬底基板表面聚焦为线形光斑。
7.根据权利要求1所述的一种OLED面板激光剥离装置，其特征在于：还包括中央控制单元，当翘曲测量激光束测量到OLED面板的共面度超出翘曲度异常可接受的范围的要求时，发送信号给中央控制单元，从而对此处吸台位置进行调整，直至共面度满足激光剥离的要求。
8.根据权利要求1所述的一种OLED面板激光剥离装置，其特征在于：所述翘曲测量采用激光相干翘曲测量方式。
9.根据权利要求5或6所述的一种OLED面板激光剥离装置，其特征在于：所述矩形光斑长宽比可以通过整形器进行调整。
10.根据权利要求1所述的一种OLED面板激光剥离装置，其特征在于：激光可以为纳秒激光、皮秒激光、飞秒激光或者连续激光。
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